如今轻量化技术越发成熟,各种轻量化手段被投入到实际中。其中,越来越多的新材料被广泛应用到实际中,从而获得很大的轻量化空间。而尺寸优化技术作为比较成熟的参数化优化方法,能很好地解决关于离散优化的工程难题。相比于传统的经验优化设计更有效率且成本和周期更低。本课题选取某公司提供的货车车架进行有限元分析、实验验证以及轻量化设计。以现阶段轻量化的研究现状为基础,并查阅大量相关文献,总结出使用高强度钢替换原车架材料后,再使用尺寸优化方法对车架进行轻量化。首先,使用UG同步建模技术对车架的三维实体模型进行几何清理和间隙检查,随后导入HyperMesh软件经过前处理、网格划分、创建联结单元和模拟边界条件,建立了完整的车架有限元模型。为有限元模型附加Q345的材料属性以及外载荷和约束,应用有限元原理和OptiStruct求解器进行静态分析,得到车架的应力和位移云图。由云图结果可知满足车架的刚强度要求,但Q345的安全系数不够高表明其轻量化空间不足。使用高强度双相钢DP590代替普通钢Q345,不仅刚强度更高,而且DP590的安全系数表明轻量化潜力更大。通过OptiStruct求解器对车架模型进行模态分析,并使用东华测试公司提供的动态信号分析仪进行实验验证,验证了有限元模型的可靠性。根据尺寸优化理论建立轻量化设计的数学模型,对使用不同材料的车架优化计算。结果表明在保证车架刚强度和第二阶固有频率不降低的前提下,使用DP590材料的车架优化效果更好,优化后的车架质量比原来减少了23.4%。即使经过厚度调整,车架质量仍比原来减少了17.3%。随后在尺寸优化后模型的基础上进行拓扑优化,根据优化结果调整模型结构实现了减重15.57kg,总的优化比例达到了19.9%。因此,达到了轻量化的目的,证明了采用高强度钢后进行轻量化设计的途径是可行的。