舰船的航行环境一般非常的恶劣,受到主机、螺旋桨和波浪等各种激励力的作用。由于在复杂激励下运行,舰船的结构性能要求都比较高,不仅需要满足强度和刚度的设计要求,而且需要避免有害振动导致的结构寿命缩短和舰船作战性能下降等影响。悬臂结构一般用做舰船的桅杆和支撑柱等,这些结构作用大,受力情况比较复杂,设计过程应该充分考虑其强度、位移和固有频率等力学性能。研究舰船上悬臂结构的优化设计问题,对提高舰船的经济性和作战性,具有非常现实的重要意义,同时,对船上其他问题的解决也有一定的借鉴作用。本文对基于Timoshenko梁理论对带剪切变形的经典梁单元进行了有限元推导,为编写有限元程序和进行结构分析奠定了基础；同时,本文还着重讨论了应力计算要注意的应力磨平问题。本文选用大变异遗传算法作为解决本文优化问题的优化算法,大变异遗传算法具有收敛速度快,通用性好的特点。本文作者将结构优化算法和结构有限元相结合编写了FORTRAN计算程序,本文所有的优化数值计算都是在本文作者编写的FORTRAN程序上实现的。本文探讨了有附加质量的悬臂结构在静力作用下的强度和动力频率禁区的组合优化,考虑了舰船结构设计特点,建立的优化模型能够更加适合工程实际,采用的设计变量类型有连续设计变量、离散设计变量和混合设计变量。同时,本文还研究了有基础运动的悬臂梁力学特性,并在此基础上进行了悬臂梁的尺寸优化。最后,本文作者对本文的研究内容进行了总结,指出了本文研究中存在的不足,并提出了一些改进方法。