矩形压力蒸汽灭菌器以灭菌性能好、占地面积小、较大的比表面积以及较高的传热效率等优点，在医疗器械领域得到了日益广泛的应用。然而由于其结构特殊性以及受力状况的复杂性，目前仍未形成一套成熟的矩形压力蒸汽灭菌器工程设计方法，且无相应的结构设计标准可循。因此，开展矩形压力蒸汽灭菌器工程设计方法和结构优化研究，对于提高其安全性、降低成本具有重要意义。本文在查阅大量中外文献的基础上，采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法对矩形压力蒸汽灭菌器进行了研究，主要工作和结论如下：(1)设计方法研究。根据板壳理论建立了一套适合实际工程应用的矩形压力蒸汽灭菌器的设计计算方法，并将其应用于容积为1.2m~3的两种矩形压力蒸汽灭菌器的设计。(2)试验研究。制定了单层矩形压力蒸汽灭菌器试验方案，对1.2m~3容器进行强度试验，并对应力-应变进行测量，得到了结构在内压作用下应力分布较为全面的描述。(3)数值模拟研究。建立了矩形压力蒸汽灭菌器有限元模型，提出了相应的有限元分析方法。利用该方法对本文设计的结构进行了力学分析，得到了由内压引起的应力分布以及热结构耦合场的应力分布。内压作用下，数值计算得到的应力结果与试验结果较好吻合，这表明本文提出的有限元模型和分析方法用于矩形压力蒸汽灭菌器结构分析是可行的。同时对比分析结果发现，温度载荷缓解了结构的应力集中，在设计时不考虑温度的影响是安全的。(4)参数化结构优化。利用ANSYS中的APDL参数化设计语言，建立了矩形压力蒸汽灭菌器的参数化优化模型，并提出优化方法。利用该优化方法对两种结构灭菌器进行了多目标优化，优化结果表明依据该方法优化的结构综合性能好。