针对某型商用车制动器防尘罩提前失效的问题，采用基于实测载荷谱的数值仿真与试验验证相结合的方法，准确识别了失效原因，并提出寿命提升的优化改进方案。首先，分析防尘罩失效部位断口的微观形貌，确定失效机理；其次，结合防尘罩结构的模态分析与基于实测道路载荷谱的随机振动应力响应分析，识别结构失效原因；然后，考虑随机载荷多轴耦合特性，通过分析失效主导载荷，制定单轴高加速试验载荷谱，通过加速试验验证仿真分析结果的准确性；最后，通过形状优化给出防尘罩的寿命提升方案，并采用数值仿真进行了验证。结果表明：基于实测载荷谱的数值仿真与主导载荷下的高加速试验对防尘罩结构的失效分析吻合度良好，并与耐久试验结果一致，形状优化后的防尘罩寿命提升显著。该方法可为实际工况下多轴随机振动载荷作用的结构失效分析与优化提供参考依据。