当前现代化机械系统朝着高速、高精度的趋势不断发展,传统的多刚体动力学分析方法没有考虑构件弹性变形,对多体系统性能的分析计算很难满足产品设计要求。然而,结合刚柔耦合动力学、有限元技术、基于集成优化分析系统SiPESC.OPT结构优化技术的联合仿真一体化分析方法,能够有效地解决此类问题。首先,针对机械产品精密、轻量化的发展要求以及仿真中考虑构件变形的特殊情况,利用有限元分析与多体动力学仿真相结合的方法对刚柔耦合模型进行动力学分析,通过使用有限元分析软件Nastran,生成柔性体的模态中性文件,并导入到多体动力学软件Adams中,对多体机构进行刚柔耦合动力学建模与仿真计算。然后,利用SiPESC的JavaScript脚本驱动多软件联合仿真,生成结果数据,对多刚体系统模型与刚柔耦合系统模型动态性能的差异进行高效地比较。同时,基于集成平台SiPESC的JavaScript脚本语言驱动实现数值仿真与优化一体化分析,并通过利用Patran、Adams的参数化建模方法,调用有限元计算软件以及多体动力学分析软件,结合SiPESC.OPT集成优化分析系统,对工业产品进行轻量化以及性能的改进设计,并为刚柔耦合系统联合仿真与优化提供一体化分析解决方案。最后,通过若干机械工程构件设计算例对联合仿真优化方法进行测试与应用。对二连杆刚柔耦合机构的可靠性进行优化,得到合理的截面设计；对大变形旋转柔性悬臂梁的驱动函数和材料参数进行性能优化；采用多种优化算法对汽车转向系统的驱动函数、横拉杆、转向轴、转向柱截面设计进行优化分析,轻量化设计的同时,改进了刚柔耦合系统的可靠性与平稳性；对太阳翼基板加筋结构进行优化,降低翼板锁死时刻惯性力对连接机构的冲击。