本文首先论述了国内外车架结构研究的现状，探讨了国内研究的不足和差距，提出了应用有限元技术和现代优化方法对车架结构进行分析和优化，以达到改进结构、降低自重的目的。 接下来基于有限元结构分析，并结合参数化建模，得到100t组合式重型挂车车架参数化模型，然后采用ANSYS中的SHELL63壳单元和SOLID45实体单元对车架进行了两种典型工况下的强度和刚度分析，求得两种工况下车架的应力分布和变形情况。对车架的承载能力给出了定量的分析，为车架的设计和改进提供了参考和依据。 针对车架结构某些局部较严重的应力集中现象，对局部进行了改进设计，有效降低了局部的高应力，使局部结构更为合理，同时，局部结构的改进对车架整体不产生明显影响。进而用APDL语言编制了优化设计程序对车架纵横梁板厚进行了结构优化，得到了满足结构强度的最佳方案。随后用ANSYS有限元软件，计算了该重型半挂车优化后车架的自由振动模态，获得了车架机构的固有频率及相应的振型。 然后采用有限元法结合数学规划法对150t典型重型半挂车车架进行了轻量化结构优化设计。以强度条件为约束，对车架纵梁截面尺寸进行了优化，优化完成后再对车架的刚度进行校核。优化结果表明，在保持与原车架基本相同的强度和刚度水平下，降低了车架自重，取得了不错的轻量化效果。随后用ANSYS有限元软件，对此车架进行了疲劳寿命分析，说明了结构设计和优化的合理性。 最后初步探讨了拉索加固车架的方法，并对其进行了非线性分析，得出适当地施加预应力对减小变形和提高结构承载力有很好的作用。