现在工程结构例如高层建筑、桥梁、隧道及体育馆等大型公建结构趋于复杂,利用结构力学概念直接建立简化模型往往不足以描摹复杂结构的工作性能。随着有限元和CAE技术的不断发展,建立复杂结构的完整模型成为可能。但建立完整的计算模型需要大量的工作量和存储空间,在此基础上进行有效的动力分析将非常困难,再进行动力优化及可靠性分析等更是难上加难。因而找到精确模型和简化计算之间的平衡,提出能够比较准确表征结构动力特性,但仅需要较少计算工作量和存储空间的简化模型的方法显得尤为迫切。针对这些要求本文在前人工作的基础上实现一种由复杂结构的精细有限元模型得到简化模型的方法,并在此基础上进行动力分析、动力优化和可靠性分析。论文主要包括以下研究内容：1.详细介绍了结构模态分析的方法及变形修正简化方法。介绍了ANSYS模态分析方法及输出质量和刚度矩阵的方法,然后利用MATLAB读取质量和刚度矩阵,求解原模型的频率,在此基础上引入变形修正法实现模型简化。通过多个算例对比原模型与简化模型的频率值,验证变形修正简化方法的准确性。2.提出一种新的简化方法——子结构变形修正法。利用ANSYS中的子结构模块,结合变形修正方法,推导出子结构变形修正法,实现复杂结构的模型简化过程。然后通过对四个结构形式不同的模型算例进行模态求解,与传统变形修正方法及原模型直接求解法做对比,验证该方法的有效性。3.利用分离变量技术和结构刚度矩阵和质量矩阵特性,实现结构动力优化。以梁单元与壳单元为例,详细介绍了结构单元刚度矩阵和质量矩阵的特征,引入分离变量技术,找到设计变量对简化模型的影响,构建基于简化模型的结构动力优化问题。用具体算例证明了基于该简化模型进行动力优化的高效性。4.利用可靠指标的几何意义将可靠度求解问题转换为优化问题,通过多种优化方法求解简化模型的动力特征可靠度,并与Monte Carlo模拟结果做对比,通过具体算例证明文中方法的准确性和高效性。