液压支架是煤炭综采设备“三机一架”中的关键设备，其作用是支撑矿井顶板，保障作业空间的安全，推移工作面中的刮板输送机与采煤机。液压支架的普遍应用不仅提高了采煤综合机械化率，而且提高了煤炭的开采效率与产量，并从根本上改善了劳动条件、保障了生产安全。我国煤炭储量中的厚煤层较多，采掘时对液压支架的性能要求是工作阻力大、支撑高度高，由于两柱掩护式液压支架的结构简单、可靠性高、稳定性好，因此被广泛使用于综采工作面中。本文分析了液压支架在煤矿安全生产中的重要性以及我国液压支架行业的实际情况，应用Solidworks软件建立了ZY12000/24/56D型液压支架的三维实体模型，并运用Abaqus软件对支架整体结构进行静强度应力分析，模拟支架在不同工况下的受力情况，分析出支架中应力较大的部位，并根据应力的分布情况指出轻量化时可优化区域。根据国家发布的《煤矿用液压支架通用技术条件》MT312-2000中的要求对生产的支架样机进行压架试验，主要对顶梁偏心加载，顶梁扭转加载，底座扭转加载，底座两端加载，顶梁扭转与底座两端同时加载五种危险工况进行强度试验，测量关键部位的应力值，以检测其是否满足使用要求。同时通过与有限元分析数据的对比，检测有限元分析的可靠性，为支架的轻量化设计提供可靠性依据。在有限元分析和压架试验的基础上，利用HyperWorks软件与Abaqus软件对液压支架进行轻量化设计，分别对支架做了拓扑优化与尺寸优化。拓扑优化时，以支架整体应力最小为优化目标，支架部分结构的材料密度为设计变量，支架的应力与体积为约束条件。尺寸优化时，优化目标为支架的重量最小，设计变量为支架主要构件的截面厚度，约束条件为支架的整体强度。经过两次优化，支架的重量共减轻了1.729×103Kg，轻量化百分比为5.195%。通过对煤矿用液压支架的分析、试验和优化，表明采用现代设计理论与方法的有限元分析在一定程度上能替代传统设计中的样机试验环节，能为液压支架的设计、分析以及结构优化提供可靠的依据。在提高支架性能的同时，也合理地降低了生产成本、缩短了产品的设计和制造周期。