飞机起落架是飞机在起降、滑行和地面停放等阶段的承力装置,是飞机起降安全性的重要保障。在传统的设计过程中,为保证安全性,起落架主承载结构往往有较大的材料裕量,导致起落架结构过于笨重。随着拓扑优化理论、参数化建模技术、代理模型、优化求解算法等关键技术的日趋成熟,在起落架结构设计过程中对上述方法加以研究与运用,可实现起落架的结构轻量化设计。本文以某大型飞机起落架为研究对象,对起落架轻量化设计技术进行了较深入的研究,主要研究内容包括:建立起落架整体有限元模型进行静强度分析,选取起落架外筒作为优化对象;建立起落架动力学模型提取在严苛工况下作用在优化对象上的载荷;对优化对象进行多工况下的拓扑优化求解,并根据优化结果建立参数化几何模型和参数化有限元模型;采用最优拉丁超立方试验设计方法生成样本点,以样本点数据为基础建立高精度响应面模型;采用多岛遗传算法调用响应面进行寻优,得到优化对象在满足强度约束下各几何特征的最优解并验证其正确性;对尺寸优化后结构出现应力集中的局部特征进行局部形状优化,得到最终优化结构。本文的研究工作,形成了一种涵盖结构概念设计、尺寸最优化、局部特征优化在内的起落架主承载结构轻量化设计方法,可以广泛运用在各类起降装置的设计过程中。通过本文优化设计方法“再设计”的起落架外筒结构,实现了在重量上较原结构减轻19.87%,局部特征处最大应力值降低5.6%的优化效果。