弧形闸门作为水工建筑物中的工作闸门,对于水工建筑物的结构安全起到重要的作用。弧形闸门的设计,要做到安全可靠、技术先进、经济合理。按照现行的弧形闸门设计规范设计闸门时,由于对弧形闸门空间整体结构的忽略,在设计时整体设计过于保守,材料性能未能充分发挥。优化设计是一种新的设计方法,它是将最优化原理和计算机技术相结合,从大量设计方案中找出最合适的设计方案。本文利用优化设计的方法,对弧形闸门进行结构优化,寻找最佳设计方案,以提高设计的效率和质量。本文以弧形闸门结构为研究对象,在深入学习研究标准遗传算法及其结构优化的原理的基础上,将改进遗传算法、有限元理论、参数化建模技术、Visual Basic编程语言、有限元软件ANSYS二次开发技术相结合,利用Visual Basic建立弧形闸门结构优化系统,该系统可以实现自动调用ANSYS进行弧形闸门参数化建模,并对弧形闸门进行结构截面优化和结构尺寸优化。具体方法为首先使用ANSYS的APDL语言构建弧形闸门参数化模型,使用Visual Basic编写改进遗传算法程序及设置优化参数,通过ANSYS二次开发技术,实现Visual Basic对有限元软件ANSYS的后台调用,并将返回的计算结果进行优化处理,最后输出弧形闸门最优模型。本文首先建立弧形闸门有限元模型,并对在设计工况和自重荷载下工作的弧形闸门进行应力应变分析。在深入研究遗传算法的基础上引入模拟退火算法的选择机制,提高了算法的运算效率,有效的缓解了遗传算法的局部收敛问题。实现改进遗传与弧形闸门结构优化的结合,将改进遗传算法成功应用在弧形闸门的结构优化中。建立弧形闸门结构优化系统,成功实现了弧形闸门的结构优化,并以一实际工程为例进行计算。优化后案例闸门的重量减轻10.83%,成功实现了弧形闸门的结构优化工作。其次本文对优化前后的弧形闸门结构的应力应变情况进行对比分析;并在实现弧形闸门结构优化的基础上,将弧形闸门的设计变量进行分组对比,分别对弧形闸门进行了结构截面优化及结构尺寸优化并对比了优化效果,同时本文讨论了各组优化变量的优化效果,得出了对弧形钢闸门结构优化有显著影响的设计变量,为优化参数组合的选取提供参考。由本文的研究结果可以看出,使用改进遗传算法与数值模拟相结合对弧形钢闸门结构进行优化可以得到较好的优化结果。且建立的优化系统使用方便,可以节约设计时间,为设计工作提供一定的参考。