民用飞机应急舱门作为民用飞机舱门中的一种,主要保障乘机人员在遇到紧急情况时能够快速离开飞机。然而民用飞机应急舱门结构复杂、连杆和铰链数量较多,其稳定工作直接影响乘机人员能否快速安全的离开。为保障应急舱门正常的开启和关闭动作,应急舱门的铰链支架应具有足够刚度和强度,这导致了铰链支架的尺寸和重量较大。本文针对应急舱门铰链支架的结构优化问题,在满足应急舱门的使用性能和减重要求的前提下,利用拓扑优化的方法对应急舱门铰链支架进行轻量化设计,并对应急舱门开闭过程进行运动分析和关键部件的力学性能检测,主要研究内容如下:首先,基于民用飞机应急舱门的主要结构和开闭运动过程,进行应急舱门的解锁、提升和开闭过程中手柄机构、插销机构、提升机构和铰链四杆机构的运动过程研究。根据应急舱门的开闭过程分析铰链支架的受力情况,并利用Ansys Workbench建立应急舱门铰链支架的仿真模型,进行静力学仿真,分析应急舱门铰链支架的受力情况,为铰链支架有限元分析和拓扑优化提供理论基础。其次,针对原始铰链支架存在材料冗余、质量偏重等问题,基于变密度法,以结构体积为约束,以结构柔度最小化为目标,对应急舱门铰链支架进行拓扑优化。根据铰链支架拓扑优化结果进行铰链支架轻量化设计,得到铰链支架合理的材料分布,降低了铰链支架的重量,并对优化设计后的铰链支架进行了强度校核。最后,基于光固化成型技术进行原始铰链支架和优化铰链支架的样件制备,利用英斯特朗力学试验机对原始铰链支架和优化铰链支架进行力学对比试验测试,研究原始铰链支架和优化铰链支架的载荷和位移变化规律,验证拓扑优化设计的轻量化铰链支架的可靠性。