中国海洋资源丰富,如果可以将海洋能源这类可再生能源利用起来,将会有无限大的潜力。其中垂直轴水轮机利用潮汐现象,被广泛使用。其中旋臂结构作为拥有连接叶片和主轴并且传递荷载的功能,可以通过优化其结构尺寸,使得其在保障足够强度的前提下更加的轻质,提高水轮机的能量利用转化率。本文主要根据现有的实际旋臂结构尺寸,运用ANSYS软件进行结构建模,对关键部位的网格密集化处理,运用Fortran语言和Morison方程求解旋臂结构所受荷载随时间的变化曲线,运用优化工具DesignXplorer对旋臂结构的壁厚尺寸进行优化,根据优化后的数据,最后选择符合规范要求的尺寸规格重新建模。对新模型再进行静力学分析,得到结构应力分布图以及位移变化分布图,分析优化后结构的轻质化程度。对优化后模型进行模态分析,得到十阶振型及频率,分析各阶振型下的变形规律以及判断是否会和水介质发生共振现象。再在该模型上施加一周期内随时间变化的荷载,进行动力学响应分析,得到最大应力值以及最大节点位移值变化曲线,确定最大应力处位置并分析其出现原因以及解决办法。并且根据旋臂材料的S-N曲线结合垂直轴水轮机的工作机制,预估该结构的寿命,并对结构设置给出合理的分析。