一体式弹性热阀瓣具有密封性能良好,结构可靠性高等优点,代表着安全阀弹性热阀瓣技术的先进水平,其工作性能对安全阀乃至整个压力系统的稳定运行有着重要影响。本文通过数值模拟和试验研究的方法对安全阀关闭状态下的密封状态、安全阀回座冲击下的阀瓣受力情况进行了研究,并通过代理模型技术和遗传算法对一体式弹性热阀瓣进行了结构优化设计,旨在提高密封性能及阀瓣的结构强度。希望本文能够给安全阀弹性热阀瓣的设计人员提供一些参考,下面是本文的研究内容:（1）建立了安全阀关闭状态下的热力耦合有限元模型,对不同介质压力下阀瓣受力情况、密封面的接触状态及接触压力进行了研究。在介质压力从0MPa逐渐增加至整定压力的过程中,阀瓣的最大应力呈现先减小,再增大的趋势,密封面的最大接触压力的变化趋势也是相同的。同时在介质压力增大的过程中,阀瓣与阀座的实际接触位置由密封面的外圈过渡到内圈,即密封中径逐渐减小,这种接触状态的变化趋势是柔性阀瓣的特点,这个特点也使得柔性阀瓣的结构更有利于安全阀密封。（2）搭建了安全阀回座冲击试验平台,并进行了安全阀回座冲击试验,通过传感器及数据采集软件,对试验进行数据采集。试验测得的介质压力为仿真计算提供了边界条件,同时试验结果中的阀瓣位移及冲击力也验证了仿真方法的可行性。由于试验条件的限制,只能进行低压（0.85MPa）刚性阀瓣的回座冲击试验,但所确定的有限元仿真模型对本文所研究的高压（18.5MPa）柔性阀瓣的仿真计算同样适用,间接性的验证了高压柔性阀瓣仿真计算的合理性,通过仿真计算与试验研究结合的方法,最终得到了阀瓣回座冲击时的最大应力值,该应力超过了阀瓣材料的屈服极限,需要对阀瓣结构进行优化设计。（3）使用代理模型及遗传算法对阀瓣结构进行了优化设计,优化目标是保证阀瓣结构强度的同时,尽可能提升安全阀的密封性能。首先确定了密封性能指标——密封强度W,此参数同时考虑了接触压力和接触宽度对密封性的影响。优化的阀瓣结构参数为:密封唇内侧最大距离、密封面宽度、密封唇厚度、密封唇内侧关键角度和密封唇内侧关键半径,通过最优拉丁超立方（OLHS）方法进行取点,使用克里金（KRG）方法构建目标函数和约束的代理模型,所构建的代理模型R~2均超过0.95。然后通过遗传算法在样本空间内找到最优的阀瓣结构,最后通过仿真验证优化结果的精度。结果表明,优化后的阀瓣密封强度提升了78.09%,阀瓣的最大应力降低了14.96%。