大型运载火箭及试验设备上存在各种设备及连接管道,其法兰密封连接的安全性与密封可靠性直接关系到发射任务的成败。本论文针对大型运载火箭某一大直径法兰连接密封结构进行了设计和分析研究,即采用传统法兰设计方法与欧盟另一法兰设计方法对该型法兰连接密封结构进行了理论设计,基于后者设计的法兰进行了有限元仿真分析及结构优化,完成设计制作了法兰连接密封结构试验装置,进行了试验装置的有限元分析以及试验装置的氦检试验与水压试验。首先,概述了大型运载火箭特特种法兰连接密封结构的发展现状以及存在的问题,分析了传统法兰设计方法与欧盟另一法兰设计方法的发展历史和特点,为大型运载火箭特种法兰连接密封结构设计提供设计思路及设计方法。其次,根据设计条件及设计参数,完成了基于传统法兰设计方法以及基于欧盟另一法兰设计方法的的大型运载火箭特种法兰连接密封结构理论计算与结构设计。对比分析了传统法兰设计方法与欧盟另一法兰设计方法的特点以及结果,并对两种方法的应用场合提出建议。同时,采用ABAQUS软件对基于欧盟另一法兰设计方法设计的大型运载火箭特种法兰连接密封结构进行了有限元分析,分析结果表明该设计结果在安装工况与后续工况下均能实现有效密封,并利用有限元仿真分析做出了进一步优化设计,提高了密封可靠性。另外,采用ABAQUS软件建立了金属O形密封环的有限元模型,对不同工况下密封环的密封性能和压缩回弹性能进行了弹塑性分析,得到了良好的弹塑性有限元分析结果,结果表明金属O形密封环均具有良好的回弹能力和自紧密封功能,满足设计需要。最后,进行密封结构试验装置设计,对试验结构进行了有限元分析及应力强度评定,完成了密封结构试验装置氦检试验以及水压试验,氦检试验以及水压试验均合格,试验装置泄漏率达到设计规定要求,密封效果良好。