随着我国装备制造业的快速布局,在重型机械、核电、高铁、航空、航天、高端数控机床、海洋工程等领域,急需通过自主创新,突破和掌握核心技术,形成一批具有自主知识产权的新技术。本论文分为两部分：一方面是对精密数控加工中心的结构进行有限元分析和优化设计；另一方面是对新一代高速列车车体进行有限元分析和强度、刚度评价以及进行局部的优化设计。在对精密机床加工中心的三维模型研究的基础上,利用PROE软件对结构进行了合理的几何模型简化,并通过对其工作环境的研究,给出了加工中心的载荷计算工况。利用PROE和ANSYS-WORKBENCH平台对其关键部件立柱及整机进行了有限元分析,在此基础上对立柱进行了尺寸优化和拓扑优化及详细优化设计,提高加工中心的整体性能。通过对新一代高速动车组车体结构三维几何模型进行分析和研究,利用HYPERMESH有限元前处理软件对三维实体模型进行抽中面处理,使用壳体单元建立车体有限元模型,并对局部加载和约束位置以及车体附件处添加了刚体单元。参照设计标准对车体在典型工况下的强度进行计算分析,同时还对车体进行了固有频率和模态分析,并对车体的整体强度和刚度状况进行了评价。最后,对车体局部应力集中处进行了优化设计,改变了局部应力集中的局面,提高了车体的强度和寿命。本论文对精密数控加工中心和高速列车的数值仿真分析和优化技术的研究可为实际工程设计提供有效的参考。