汽车保有量的持续增多,加剧了环境的污染和能源消耗。在众多的汽车节能减排措施中,降低车重的效果最为明显。研究表明,汽车轻量化可有效降低燃料消耗,减少尾气排放。白车身约占乘用车整车重量的25%左右,有较大的轻量化空间,如何在保证车身性能的前提下实现轻量化,是国内外研究人员关注的一个热点。本文基于结构优化与材料优选的方法对白车身开展轻量化研究,具体内容如下:首先,搭建白车身有限元模型,对其弯曲、扭转刚度和自由模态进行仿真分析,得到原始白车身的基本性能。引入比例灵敏度的方法分别基于弯曲工况、扭转工况和自由模态对白车身钣金件进行灵敏度分析。以弯、扭刚度为约束,质量最小为目标,对弯、扭刚度较为灵敏的30组部件进行尺寸优化。更新优化部件厚度,以弯扭刚度、一阶弯、扭模态为约束,质量最小为目标,对模态较为灵敏的32组部件进行尺寸优化。其次,挑选出对三种工况都较为灵敏的6组部件,以最优拉丁超立方法获取试验设计样本点。在Mode Fronter软件中使用混合算法构建多目标优化近似模型,以弯曲刚度最大和车身质量最小为优化目标,基于Pareto优胜关系的多目标遗传算法进行多目标优化,共生成2500组数据。筛选后得到214组帕累托解,基于熵权灰色关联分析得到该目标下的最优解。然后,对原钢制防撞梁总成进行低速碰撞仿真分析,得到其初始性能。以铝合金防撞梁总成各部件厚度为设计变量,选择最优拉丁超立方法获取试验设计样本点,采用混合算法建立铝合金防撞梁总成低速碰撞近似模型,以防撞梁X向侵入量和吸能盒截面力为约束,质量最小为优化目标,使用非支配排序遗传算法进行优化。最后,对轻量化后的白车身性能进行仿真验证,其弯曲刚度为12528N/mm,提高24.99%;扭转刚度为18245N·m/°,提高4.23%;白车身质量降低13.9kg,减重3.56%,轻量化效果显著;一阶弯曲、扭转模态略有降低,但都不低于4%,均符合要求。本文采用比例灵敏度方法挑选白车身敏感部件进行轻量化,优选铝合金材料替代钢制前防撞梁总成,在保证车身性能的前提下减轻了重量,对汽车轻量化研究具有一定的借鉴意义。