本文以某重型商用车车架为研究对象，运用虚拟仿真与实车道路试验相结合的方法，对车架进行疲劳耐久性分析及轻量化设计。通过实车道路试验所采集车桥位移响应驱动整车刚柔耦合模型，以获得柔性化车架的载荷历程，结合车架材料S-N曲线，进而获取车架的疲劳寿命；然后基于近似模型理论，建立车架的续驶里程、质量与车架各纵、横梁厚度间的径向基函数，在满足车架续驶里程的条件下，运用遗传算法获得车架轻量化的最优解。首先对车架进行有限元建模，针对弯曲和扭转两种典型工况，对车架进行强度分析和刚度分析；同时依据本文的研究思路，对整车进行实车道路试验，分别采集了不同工况下的车架各位置应力数据，通过与有限元分析结果对比以验证虚拟模型的准确性；针对不同路面激励，采集各车桥的加速度响应，为后续获取车架载荷历程，进而对其进行疲劳分析奠定基础。然后基于模态应力恢复的疲劳分析方法，对车架进行柔性化处理，将柔性化的车架导入整车多体动力学模型，以试验获取的车桥位移响应驱动整车刚柔耦合模型，获取车架的载荷历程，结合车架材料S-N曲线，进而对车架进行疲劳耐久性分析，获得车架的疲劳续驶里程。最后运用近似模型理论，引入一种加强型径向基函数方法。建立车架的续驶里程、质量与车架各纵、横梁之间的径向基函数，以车架续驶里程函数为约束，对车架轻量化问题进行求解，得出满足车架续驶里程条件下的各纵、横梁厚度最优解。