导管架平台作为海上石油资源和风能资源开发的重要结构,所受海洋环境复杂,为保证平台的安全性往往采用过保护的设计,导致结构存在冗余。同时海洋油气资源和风能资源的开发需要大量的导管架平台,但导管架平台造价昂贵,对导管架平台进行合理的结构优化可以提高投资效益。本文针对海上导管架平台在复杂的海洋环境荷载作用下通过理论分析、数值模拟的手段分析其力学性能,并根据分析结果进行结构优化,降低导管架平台的冗余,从而提高经济效益。本文主要使用ANSYS和MATLAB软件实现导管架平台在海洋环境荷载下的数值模拟研究,首先根据导管架平台几何参数,通过ANSYS命令流建立有限元模型;分析导管架平台所受海洋环境荷载,并以最不利工况对平台展开静力学分析;根据优化理论建立导管架平台结构优化的基础框架,根据相关规范确定设计变量、目标函数和约束条件;其次,通过零阶方法、一阶方法、MATLAB联合ANSYS自编遗传算法对导管架平台结构参数进行基于静力分析的优化,探讨三种算法的优化效果;最后对基于静力分析优化之后最优的导管架平台模型进行动力分析验证,分析在动荷载作用下优化结果的可行性,同时考虑地震对导管架平台结构的影响,并分析地震波对优化结果的影响,确定最终的优化模型,同时满足静荷载和动力荷载的要求。研究结果表明:静力分析时,考虑海风、波浪、海流同时以45°方向入射,平台所受的荷载和位移最大;采用零阶方法和一阶方法优化,在满足强度、刚度和稳定性的要求下,优化后导管架平台总质量分别减少了11.4%和12.9%;基于遗传算法的优化之后对应实际的总质量减少了13.7%,对比发现遗传算法优化效果最好;对基于静力分析优化后的导管架平台进行动力分析验证,发现导管架平台基于动力分析下的位移响应和应力的最大值均大于基于静力分析时的数值,但可以保证安全运行;地震对导管架平台的位移响应和应力影响较大,基于静力优化后模型在地震荷载下不能安全运行;结合瞬态分析和地震响应分析对导管架平台优化,优化后导管架平台总质量减少了7.4%,最终优化结果满足刚度、强度和稳定性要求,同时满足瞬态响应分析和地震强度的要求。