随着经济的快速发展,人们对于商用车整车性能的要求越来越高,包括速度、承载量、舒适性以及安全性等等。车架是商用车的关键部件,对整车性能有着至关重要的影响。整车环境下车架的动态特性与单独车架结构有显著差异,整车环境下表现出的属于车架的模态与单独车架结构的模态完全不同。而在实际工作中,车架都是处于装配状态下,因此,在整车环境下研究车架的优化是很有必要的。拓扑优化的每步迭代包括三个步骤：有限元分析、灵敏度计算、改变参数。本文研究结构动态拓扑优化迭代过程中的灵敏度计算步骤,根据有限元思想和振动方程,提出模态刚度灵敏度的计算,并且给出相应的单元删留准则,以及拓扑优化的有限元分析-优化的半自动迭代过程,为在整车环境下对车架进行拓扑优化提供理论基础。本文利用HyperMesh软件建立了整车模型,整车大部分为钢板结构,主要运用壳单元进行建模。车架的网格细致而完整,驾驶室和车厢的网格相对粗糙,车轮、支撑等部件以弹簧模拟。整车模型复杂而庞大,本文研究子结构方法,大大简化了迭代过程中有限元分析的运算量。基于本文提出的动态拓扑优化理论,以车架重量为优化目标,以频率为约束条件,研究整车环境下车架的拓扑优化。根据车架各个部件的模态刚度灵敏度,计算各自的灵敏度系数,从而寻找到合适的设计变量,根据灵敏度系数表格和设计者的经验给出设计方案。将优化后的车架在整车环境下进行模态分析,得到最终的优化结果,从而验证了该动态拓扑优化理论的实用性和有效性。