随着汽车工业的高速发展,汽车节能减排的问题日益受到人们的关注。汽车轻量化是汽车行业实现节能减排的有效途径之一,已成为当前和未来汽车技术发展的主要方向。本文以国内某著名车企的一款全承载式长途旅游客车车身为研究对象,在调查国内外相关研究成果的基础之上,采用仿真分析与实车测试相结合的方法,对整车骨架进行强度、刚度以及模态分析,并开展了整车骨架的轻量化设计。主要研究内容如下:通过大型三维建模软件CATIA建立车身骨架几何模型,并将其导入有限元软件Hypermesh中进行模型简化、中面抽取、网格划分、连接处理以及属性赋予,从而建立了完整的车身骨架有限元模型。对客车日常运行过程中最常见的满载弯曲、紧急制动、极限扭转、紧急转弯等四种典型工况设置相应的约束和载荷,进行强度和刚度分析,结果表明整车骨架的最大应力值为290.7MPa,最大位移值为23.86mm,未超过材料所能承受的极限,满足强度和刚度要求且存在一定的余量;运用应变电测法在满载静止工况下对整车骨架进行实测试验,将测试结果与有限元计算结果进行对比,结果表明两者误差小于10%,具有较高的一致性,验证了有限元模型的准确性;使用Block Lanczos计算方法对车身骨架进行模态分析,得到了车身骨架前八阶自由模态频率,其数值高于路面激励频率3Hz,低于发动机怠速激振频率37.5Hz,避免了共振现象的发生;论文还尝试了该车在满载条件下的约束模态分析。以型材厚度为设计变量,整车质量最小为优化目标,最大等效应力低于材料的许用应力为约束条件,建立了优化数学模型,并基于灵敏度分析对整车骨架应力较小的杆件进行结构优化,最终使得车身骨架减少了 87Kg,占整车骨架质量的5.04%。同时,对优化后的车身骨架进行强度、刚度以及模态分析,结果表明轻量化后的整车骨架满足静动态特性要求,轻量化方案具有可行性,为今后同类型的客车轻量化设计提供一定的指导依据。