人字闸门是一种比较复杂的空间梁板结构,广泛应用于水利工程中。目前闸门的设计方法主要是将各构件简化成平面杆件,采用传统规范来设计,但该方法不能反映出闸门的实际工作性能。本文基于虚拟样机技术,结合某实际工程中大型人字门船闸所涉及的关键问题,分析了人字闸门的工作方式和受力特点,建立了其三维结构仿真模型,并对船闸系统进行了动态仿真及轻量化设计,最后研究了船舶撞击作用下的人字闸门的动态力学性能。具体内容如下:　　(1)基于虚拟样机技术,运用 ADAMS动力学仿真分析软件对人字门船闸系统进行了动态仿真,分析了人字门船闸系统中关键零部件的的速度、位移以及力学特征信息。以动态分析得出的运动学及力学参数为输入条件,对闸门中启闭机连接座以及底枢关键构件强度进行了分析,整体评价了人字门船闸系统的运行状态。　　(2)采用集成优化技术,结合动态分析得出的人字门船闸关键构件运行现状,运用Isight与Ansys软件集成优化平台建立了以某船闸人字门轻量化为优化目标,以人字门主次横梁、背拉杆截面和面板、腹板厚度参数为设计变量,以人字闸门的等效应力强度和低阶模态自振频率为评价指标的优化模型。通过对船闸人字门模型进行了轻量化优化分析,得出了一组满意的参数组合。　　(3)基于瞬态动力学有限元的基本理论,运用ANSYS/LS-DYNA瞬态动力学软件,模拟了人字闸门在不同淹没水头差、不同船舶撞击速度工况下的撞击特性。详细分析了撞击荷载作用下闸门撞击部位以及主要构件的(面板、主梁、纵梁和背拉杆)的应力应变规律,为闸门维修、设计以及加强重载船舶通闸通行管理提供科学依据。