车架是汽车总成的核心部件之一,汽车车架承受着来自不平顺地面和汽车各零部件的复杂作用力,所以车架的设计会对整个汽车起到至关重要的作用。传统的设计方法已经无法满足现代汽车设计,有限元法在电子计算机的广泛应用,为汽车车架的计算分析带来了新的技术革命。利用有限元法对车架性能分析,可以对车架结构进行改进,提高车架静态和动态性能,降低车架生产和设计成本,对于汽车提高市场竞争力具有重要意义。本课题以某重型载货汽车车架作为研究对象,在Hypermesh软件中使用壳单元网格建立车架的有限元模型,利用ANSYS求解器完成车架静态和动态性能计算,计算结果表明车架在满载弯曲、满载扭转、满载转弯、满载紧急制动四种工况下的强度均符合设计要求,模态分析结果表明车架不会发生共振,车架拥有优化空间。在原车架基础上,利用OptiStruct软件对车架进行拓扑优化设计,经拓扑优化后,减少了车架横梁数,部分横梁厚度得以减小,车架在四种工况下所受应力有不同程度增加,均符合车架强度的设计要求,优化后车架的动态性能也符合设计要求。结论表明,车架应用基于有限元法的拓扑优化技术是可行的,可以获取车架材料最优布局,保证了车架性能。还可以在后续的研究中使用尺寸和形状优化技术,实现车架的轻量化设计。