汽车耐久性和轻量化分析是汽车设计研发的重要内容,采用有限元方法对其零部件进行设计改造已经成为汽车结构设计中重要的一环。下支臂在汽车结构中发挥的作用主要分为两个方面,一方面是作为车身与车轮的连接部件,另一方面是传递力和力矩。所以,下支臂的结构性能与整车的操作稳定性、行驶的平顺性以及乘坐舒适性都有直接的关系。在行驶过程中,由于下支臂承受着来自路面的随机动态激励,极易受到疲劳损伤,因此需要对下支臂进行疲劳耐久性分析。本文针对处于研发阶段的下支臂进行研究,将多体动力学理论与有限元技术相结合,对下支臂进行动静态性能分析。在满足设计要求的前提下,对其疲劳寿命进行研究,并针对分析结果对整个下支臂进行结构优化得到一个满足要求的下支臂结构,为其他零部件设计提供思路。首先在Adams car中建立整车模型,选取四种工况:前行制动、转弯制动、无定向路牙冲击和过坑冲击,计算其轮胎接地力,对悬架系统进行准静载仿真,提取连接点处的静态载荷。基于路面不平度理论,在Matlab软件中,建立C级路面模型,通过整车模型在C级路面下的仿真,获得下支臂连接位置的动态载荷谱。以下支臂的三维模型为基础,建立有限元模型,并对其进行自由模态分析,获取前12阶的振型和固有频率,验证了下支臂不会与汽车发生共振;对下支臂四种工况下的强度性能进行仿真分析,分析结果表明,最大应力接近材料的屈服强度,有必要对其进行结构优化设计。利用Nastran求解下支臂在单位载荷作用下的应力结果,并将其与在路面不平度激励下提取到的载荷谱一同作为输入条件,导入到N code中进行疲劳寿命预测,验证是否满足设计要求。最后更换下支臂的材料,对其进行拓扑优化,寻找最佳设计结构。利用网格变形技术对重构后的下支臂进行参数化建模,选取5个设计变量,设计试验,建立近似模型。以下支臂质量最小和强度性能要求为目标函数;以四种工况的最大应力和模态频率符合设计要求作为约束条件;建立多目标优化模型,求取最优解。将优化前后的性能进行对比,结果显示,优化后模型的性能得到了提升并满足设计要求。