本课题主要研究对象是大学生方程式赛车的车架。包括车架设计、强度、刚度和模态分析,为今后南理工FSAE赛车车架的设计提供了参考。首先详细阅读大赛的规则,根据大赛要求来设计车架,先进行车架的结构设计,确定车架的总体尺寸,然后对车架所采用的形式、材料、管件规格、管件的连接方式进行分析,接着利用CATIA三维建模软件创建完整车架的3D模型。把建立好的有限元模型导入ABAOUS软件中进行分析和计算。为了验证有限元模型,用电阻式应力应变仪对车架进行了静力试验,用静力试验得出的应力应变值和有限元模型分析值进行对比,得出有限元模型是可靠的。建立车架的力学模型,对车架在弯曲工况、制动工况、扭转工况和急速转弯工况下的强度进行计算和分析,并进行了车架的弯曲刚度和扭转刚度的计算和分析。从分析结果可知,车架强度和刚度满足机构设计要求,在车架受到大的作用力情况下也能保证部件不失效。最后为了评价车架的动态性能,对车架进行了模态分析,包括自由模态和约束模态的分析,提取了车架的前10阶振型图,对其固有频率和激励频率也进行了分析,发现车架低阶频率分布合理,车架不会产生共振。