半挂牵引车作为当前物流运输中主要的车型,由于其体积大,载重量巨大,常处于高速运行状态,所以其成为了重卡生产企业和客户的明星车型。车架主要承载半挂牵引车各部件的载荷,由于受到交变载荷的影响,车架容易发生疲劳损伤和破坏。随着CAE技术的日益发展与成熟,基于有限元理论、疲劳可靠性理论以及优化设计理论,采用有限元软件和疲劳分析软件,可以对车架进行疲劳寿命分析和优化设计,使其在满足强度、刚度以及可靠性的要求下,达到轻量化设计的目的。以6×2型半挂牵引车车架为研究对象,对该车架进行了疲劳寿命分析和优化设计,确定了容易出现疲劳破坏的位置,验证了该车架的寿命是否符合安全寿命要求,最后对该车架进行了尺寸优化及轻量化设计。首先依照其设计参数,进行了该车架的结构设计和模型建立,利用Pro/E软件对该车架的各部件和整体进行了三维几何模型的建立,将建立好的三维实体模型导入到有限元分析软件Hypermesh中,对该车架的有限元模型进行了满载弯曲和满载扭转工况下的静力学分析以及自由和约束模态计算。然后将有限元分析结果导入到疲劳分析软件FE-SAFE中,结合半挂牵引车所受载荷、疲劳类型以及车架材料参数,选用名义应力法和Miner线性累积损伤法则对该车架进行了疲劳寿命预测,用该车架分析后得到的疲劳寿命云图以及安全系数云图来进行寿命估算和疲劳损伤位置说明。最后为了使该车架达到结构轻量化设计的要求,对该车架进行了尺寸优化设计。将优化后的车架进行了静动态分析和疲劳寿命分析,验证优化后车架的静动态性能和疲劳可靠性。分析结果表明,该半挂牵引车车架经过优化后总质量比优化前减少了7.74%,并且预测了该车架的疲劳寿命完全符合安全寿命要求,容易出现疲劳损伤的位置位于鞍座与车架纵梁的连接部位。本文所涉及到的知识和方法,为卡车车架的结构设计提供了一定的参考。