赛车车架不仅承受着来自赛道的各种复杂载荷，也是其他总成部件的安装基础,其结构对于赛车的安全性、动力性、操纵稳定性等有着很大的影响。赛车车架应具有足够的刚度、强度以保证其装配和使用要求，还应具有合理的动态特性以控制振动和噪声，同时车架结构尽可能轻巧，以提高赛车的动力性。因此车架结构的优化设计是赛车总体设计中非常关键的环节。论文采用理论分析与试验测试相结合的方法，以有限元分析软件HyperWorks、LS-DYNA作为理论计算工具，用DASP振动模态测试分析系统和e-DAQ应力测试数据采集系统为试验测试工具，对方程式赛车车架进行了比较全面的静、动态力学特性分析，完成了赛车车架结构的优化设计。论文主要工作：首先，建立了车架结构的有限元模型，对车架进行了有限元模态分析、强度和刚度特性分析，并通过模态测试分析验证了赛车车架有限元分析模型的正确性，通过理论计算和实际测试掌握了车架的应力分布特点，发现了车架设计的不足之处。其次，建立了赛车整车的40%偏置碰撞模型，使用LS-DYNA软件对赛车整车进行了正面偏置碰撞仿真分析，掌握了整车变形、加速度及吸能情况，碰撞分析结果表明赛车的安全保护性较差，座椅处的安全保护装置需要加强。最后，对车架进行了基于刚度和模态灵敏度分析的结构优化设计，使车架重量减轻了3.217kg。论文成果已经应用到第三代赛车车架的结构设计中，指导了新一代赛车的设计，对提高方程式赛车的设计制造水平具有重要的实际意义。