航空发动机轮盘上的螺栓孔、销钉孔、偏心孔等孔结构常由于应力集中而成为轮盘的失效多发部位。孔边倒角、抛光以及增加结构尺寸等传统措施存在效果差、结构重量增加等局限性。本文提出一种能够适应涡轮螺栓连接受力特点的多弧段非圆异型孔结构。使用轮廓经过优化的异型孔改进发动机轮盘上的圆形螺栓孔，可以明显降低孔边的应力集中。论文在异型孔建模、孔轮廓优化等方面完成了如下工作：（1）对八段圆弧异型孔进行了分类，推导建立了各型异型孔的数学模型，该模型能够保证异型孔的各段圆弧光滑连接；此外，设计的异型孔轮廓与基圆相切，这使得优化后的孔不会影响螺栓的装配。（2）对含圆形螺栓孔高压涡轮盘、前封严盘模型进行了热-结构耦合应力分析。结果表明，螺栓孔边由于应力集中而形成高应力区，其最大应力值接近甚至可超过轮心处的应力水平而成为危险点。（3）使用精英保留的自适应遗法优化算法对涡轮盘安装边及封严盘异型螺栓孔轮廓进行了优化，得到了合理的异型孔轮廓参数；优化结果表明，设计合理的异型孔能够显著降低孔边的最大应力值，缓解孔边的应力集中，从而对提高结构的疲劳寿命带来极大好处。（4）提出了异型孔平面简化设计模型。与基于三维模型的异型孔优化相比，该模型设计步骤简单，数据需求较少。优化得到的异型孔仍然能够达到显著降低孔边最大应力值、缓解应力集中的效果。