随着中国航空航天、造船和汽车工业及土木工程的高速发展,结构设计趋向复杂化,针对复杂结构的力学分析和优化设计问题,已经远远超出传统经验设计方法所能解决的能力范畴。CAE技术的诞生在很大程度上弥补了经验设计的不足。目前,CAE分析已经成为结构设计的必需过程和步骤。随着人们对CAE技术的广泛应用和对计算精度要求的提高,计算模型变得越来越庞大。为了提高计算速度,人们在进行高性能计算机研究的同时,也在进行着改进求解算法,缩短计算时间的工作。结合2009年国家自然科学基金面上项目《基于重分析理论的简化车身多单元框架结构截面参数快速优化研究》(项目编号:50975121)、2009年教育部高等学校博士点基金项目《亏损振动系统自适应重分析算法研究》(项目编号:20090061110022)和2008年度一汽集团科技创新项目《车身性能多目标优化平台建立》(项目编号:0837与093715),本文对结构动力重分析技术进行了研究,并对重分析算法与结构动力修改、结构优化的结合应用进行了讨论。针对模态重分析问题,本文首次提出FSCA ( Frequency-Shift Combined Approximations)重分析方法,并与现有CA(Combined Approximations)和MCA(Modified Combined Approximations)重分析方法进行了对比分析。FSCA算法在对修改后结构进行模态分析的过程中,基于修改前的模态分析结果和矩阵分解信息,引入移频因子和Epsilon算法,通过移频基向量的线性组合加速,快速求解修改后结构的模态信息。FSCA算法解决了CA算法计算高阶模态误差较大的问题,并与MCA算法比较,计算量明显减少,并且计算精度得到提高。基于预条件Lanczos静态重分析算法,提出了一种动力响应重分析的直接积分法。本方法对修改后结构的动力响应重分析问题,将直接积分法中的等效静力学问题应用预条件Lanczos算法进行重分析计算。本文针对结构动力响应分析的中心差分法、Houbolt方法、Wilson-θ方法和Newmark方法,分别给出重分析计算的方法,并以卡车车身左前轮激励下驾驶员座椅固定点的动力响应重分析问题为例,验证了算法的准确性。基于本文提出的FSCA模态重分析算法,求解修改后结构动力响应重分析问题,提出了一种模态迭加重分析方法,通过FSCA算法进行修改后结构的模态计算,提高模态迭加法求解结构动力响应的计算效率。以卡车车身左后轮激励下驾驶员座椅固定点的动力响应重分析为例,验证了算法的正确性。在重分析算法研究的基础上,分别讨论了结构修改和优化过程中常用的静力学灵敏度、模态灵敏度和动力响应灵敏度分析问题,并给出了应用重分析算法求解灵敏度问题的公式。基于结构灵敏度信息,结合结构动力修改的一阶、二阶Taylor展开表达式,给出求解结构动力修改逆问题的算法和算例。算例表明:在结构模态小修改时,一阶和二阶Taylor展开式均可确定合理的设计参数;当模态修改较大时,二阶Taylor展开式的优势更为明显。基于SIMP(Solid Isotropic Material with Penalization model)加权应变能和准则法的拓扑优化方法,针对车身接头结构的静刚度约束,讨论了不同单元类型下的加强板结构设计问题,给出修改方案,并进行了验证分析。在某卡车车身多工况试验设计的基础上,采用结构重分析算法,快速计算不同试验点的刚度、模态和动力学特性,提取各响应参数,应用最小二乘技术构建结构优化的数学模型;在优化数学模型的基础上,应用外点罚函数法进行结构的优化设计,并讨论了不同罚因子下的结构优化结果。