悬臂梁是自升式钻井平台的关键设备,悬臂梁性能的好坏直接影响平台的钻井能力。因此开展悬臂梁的结构设计与优化具有重要意义。本文针对某作业深度为400ft的自升式钻井平台进行X悬臂梁结构的设计,首先基于悬臂梁基本的设计参数,经过分析确定悬臂梁结构各个部位所承受的载荷,进一步确定悬臂梁长度、宽度和高度,为自升式钻井平台悬臂梁结构设计奠定基础。其次利用ANSYS软件建立悬臂梁系统的有限元模型,划分网格并进行节点单元连接,依据自升式平台X悬臂梁的作业情况,对悬臂梁有限元模型结构进行约束与加载,对悬臂梁有限元模型静力分析,共选择五个工况对悬臂梁结构的强度进行校核。之后根据缩尺比例理论建立悬臂梁试验模型,搭建试验台,对有限元模拟的五个工况进行试验验证,对比悬臂梁模拟数据与试验数据,检验悬臂梁结构设计的合理性。之后进行对悬臂梁结构的进行动力学分析,在悬臂梁最大外伸的工况下,利用模态分析,确定出悬臂梁结构的前8阶固有频率和振型。随后在模态分析的基础上,对悬臂梁结构进行了瞬态动力学分析,得到悬臂梁结构在瞬态载荷作用下的动力响应情况。结果表明,动载荷对悬臂梁结构的影响明显。最后,基于最大正应力对悬臂梁结构进行了结构的优化设计,对比分析优化前后的计算结果,对优化方案进行评估。