本发明提供一种耦合数值计算与机器学习的收口筒体结构优化方法，涉及筒体结构分析领域，包括：步骤S1、确定影响铝合金药筒使用性能的关键材料性能参数与关键结构参数，以及它们对应的可调范围；步骤S2、建立铝合金收口筒体的有限元分析模型，开展数值仿真与准确度验证；步骤S3、对铝合金的材料性能及收口筒体的结构参数进行采样，并进行有限元数值计算，构建铝合金收口筒体结构‑性能数据库；步骤S4、对铝合金收口筒体结构‑性能数据库进行机器学习，确定映射关系，并进行铝合金收口筒体结构设计优化。该方法有效解决实验优化影响因素冗杂、仿真模拟计算量大等问题，从而加快弹壳及小口径炮弹等铝合金收口筒体的结构优化。