以某货车车架为研究对象,对其进行了有限元静力学分析、随机振动分析、疲劳寿命分析和结构优化设计,研究结果可以为车架的结构设计提供一定的参考和指导意义。首先运用SolidWorks三维软件建立了车架的CAD模型,将车架CAD模型导入到HyperMesh软件中建立了该车架的有限元模型,对于满载弯曲、满载扭转、满载弯扭三种典型极限工况,分别进行了有限元静力学分析,获得了车架在三种典型工况下的应力和应变云图,接着又校核了车架的静强度。对车架进行模态分析获前十阶固有频率和振型,初步评估了车架的动态特性。之后,以Workbench软件作为分析工具,建立了该车架的有限元模型,根据国标车路面分级标准以及路面不平度功率谱密度,运用模态叠加法计算了车架在路面随机激励下的随机振动,得出车架随机振动的应力分布、位移振幅,获得了车架的振动特性。然后利用n Code疲劳分析软件,将理想对称循环载荷历程、车架有限元静力分析结果以及车架材料S-N曲线输入到疲劳分析软件,对车架进行了准静态条件下的S-N疲劳寿命分析,计算车架在三种典型工况下的疲劳寿命,获得了车架的疲劳寿命云图,找到了车架的疲劳寿命危险节点。最后采用Optistruct优化技术,依据结构拓扑优化理论,利用原有车架的相关参数建立了拓扑优化的初始模型,其中:目标函数是车架柔度最小化,约束条件是车架体积比。对车架在三种典型工况下进行了拓扑优化设计研究,得到了车架材料的最优化分布结果。依据车架材料最优化分布结果对该车架进行了相应的改进,分析并对比车架改进前后的动静态性能,为车架的优化设计提供了依据。