随着科学技术的发展和工艺水平的提高，机械产品开始向高速、高精度、高加工性能及自动化方向发展。为解决大型复杂机械产品结构的强度、精度、可靠性等一系列基本问题，结构的分析和优化成为学术和工程界研究的重要课题。一般说来，大型复杂结构的分析优化均会涉及计算可行性和结构设计变量对结构性能影响等方面的问题。　　 本文包含两方面的内容：1.研究动态子结构方法，并将其应用于装载机车架-油箱子结构当中，通过整体和局部分析在计算精度，计算时间上的比较，说明动态子结构法在作为整体的局部结构分析中的应用；2.提出一种基于应变能的灵敏度分析方法，并将其应用于大型客车骨架结构的优化当中，减轻结构重量，提高结构性能。　　 动态子结构方法是一种经典的结构动态分析方法，基本原理是对有限元模型进行聚缩计算。它经历了传统模态综合方法、自由界面模态综合法和固定界面模态综合法的发展。本文从动态子结构方法的所有基础理论出发，详细推导了三种模态综合方法，并结合数值算例予以验证。轮式装载机作为最常用的工程土方机械设备，其高负荷、大承载、复杂工况和恶劣的工作环境对其结构有很高的要求，而整机结构分析的计算量使得一般的计算机难以承受。将动态子结构方法用于装载机局部系统动态分析中，计算量小，计算精度高。　　 灵敏度是寻找结构优化方向的一种重要方法。灵敏度分析可以获得结构中对性能影响最大的设计变量，寻求最佳的修改路径，建立最有效的优化和修改方案，本文区别于传统的对设计变量求导数的灵敏度理论，研究了一种基于结构单元应变能的灵敏度分析方法，运用适当的准则建立优化修改的数学模型。以某大型客车为例，将此灵敏度分析理论应用到典型工况下车身结构的综合优化当中，减小了整车重量，提高了结构性能。