一百年来飞机的出现和发展带来了航空运输业的繁荣,如何对飞机零部件进行更优的设计以提高性能成为人们孜孜以求的目标。飞机在飞行中承受的载荷通过连接件传递到承力构件上,导致承力构件常出现应力集中并成为疲劳破坏的薄弱部位,同时由于构件的结构细节与受力状态有直接关系,因此分析细节特征对承力件整体性能的影响并据此进行设计或改进很有必要。本文针对飞机承力腹板构件在服役过程中出现疲劳寿命不足,以腹板构件为研究对象,采用有限元分析和试验验证相结合的手段进行研究。主要研究内容如下:首先基于ANSYS Workbench平台建立构件有限元模型并对受载后的应力分布和疲劳性能进行分析,分析表明:疲劳失效的原因是连接孔边应力水平过高;对不同型号腹板构件的对比分析表明:增加横向筋条的构件力学性能较原结构变差,增大底角的构件性能较原结构更好,其原因是结构的变化造成局部刚度变化,最终导致载荷在构件各部分的分配比例改变;腹板构件对比试验结果与有限元分析结论一致。其次建立连接轴的精确模型和构件参数化模型。基于连接轴精确模型对其结构细节进行对比分析并改进结构;基于响应面法对构件参数化模型进行计算,获得加筋板结构细节参数变化对疲劳寿命和质量的影响关系规律。最后基于多目标遗传算法对各结构细节参数进行优化并取得最佳组合。本文的研究结果为该类腹板构件的改进设计提供依据,也为其它承载结构件的设计、改进和可靠性分析提供参考。