航空发动机的工作环境具有特殊性,且其工作载荷非常复杂。其中薄壁机匣安装边结构要具备足够的抗破坏、抗变形、抗疲劳能力及良好的密封性、稳定性。在传统的发动机机匣结构设计时,主要依据航空发动机设计手册,采用经验公式进行校核。这种方法能够保证结构的强度,减小了振动,但难以实现结构、强度及重量的最优化。随着数值仿真技术的发展,传统的设计方法难以满足先进航空发动机的设计要求。因此,在现代航空发动机薄壁机匣安装边螺栓连接结构的设计阶段,考虑振动、强度和重量的综合优化设计显得尤为重要。本文以薄壁机匣螺栓连接结构为研究对象,利用Ansys Workbench软件建立了五种机匣螺栓连接结构有限元简化模型,分别开展了动力特性研究。对比分析可知标准型安装边结构的强度和振动性能较好。为此选取标准型安装边高度、安装边厚度、机匣厚度和螺栓个数为设计变量,以结构质量、一阶固有频率和最大等效应力为目标函数,采用Box-Behnken法设计样本点和有限元计算结果建立二阶响应面模型,同时基于层次分析法计算权系数,并利用遗传算法实现多目标优化设计。最后,对优化结果进行试验验证和有限元验证。采用锤击法对试验件进行模态试验,得到前三阶固有频率和振型,同时采用有限元法计算优化后结构的最大等效应力和质量。研究表明,模态试验结果与有限元计算误差在6%以内,并且优化显著提高了一阶固有频率,使其结构质量和最大等效应力分别降低5.28%和13.64%,验证了本文提出的优化方法的有效性和可行性。