随着新能源汽车的普及及节能减排要求的更加严格,铝合金车身由于其良好的轻量化效果和优越的性能越来越受到主机厂的重视。但是,铝合金车身开发全流程中不同阶段的轻量化设计研究还不系统。本文以铝合金车身为研究对象,开展了开发全流程中前期策划、概念设计和详细设计三个不同阶段的轻量化优化设计理论和方法的研究:（1）在铝合金车身开发的前期策划阶段,将铝合金车身平台等效成矩形框架结构并根据模态理论推导出静态刚度、轻量化系数与各阶模态参数之间的定量关系。运用得出的定量关系并以铝合金车身平台有限元模型求得的前50阶模态参数分别计算铝合金车身平台弯曲和扭转刚度以及轻量化系数,其结果与有限元理论求得的解相比误差较小,分别为4.32%,1.85%和1.78%。由此可知铝合金车身平台的静态柔度可以采用各阶模态柔度贡献量之和逼近,如果选取的模态阶次越多,逼近效果越好。同时发现对一阶弯曲（扭转）刚度贡献量最大的模态阶次即为对应的一阶弯曲（扭转）模态,这一结论可作为识别一阶弯扭模态的重要参考。通过将弯曲和扭转刚度及轻量化系数试验测试结果分别与依据有限元理论和模态理论结果对比,得出模态理论算法误差比有限元理论算法小,其中弯曲和扭转刚度及轻量化系数的模态理论算法的误差分别为1.85%、1.82%和1.89%,从而验证了上述模态理论方法的正确性,为前期策划阶段的铝合金车身平台的轻量化设计和性能目标设定提供理论参考;（2）在铝合金车身开发的概念设计阶段,基于详细接头和BEAM梁单元建立了铝合金车身参数化概念模型,通过与详细模型的对比误差控制在15%以内,满足工程化开发要求。通过对铝合金车身断面的面积A,惯性矩Iz、Iy及扭转常数J的相对灵敏度分析筛选出8个关键断面作为设计变量。提出EWL组合近似模型,利用最优拉丁超立方采样分别建立基础性能的KRI、RSM、RBF、EI法、EG法和EWL法组和近似模型,通过对上述近似模型误差评价指标的确定性系数,均方根误差和相对最大绝对值误差的箱线图分析得出:EWL组合近似模型在6种近似模型中的拟合精度最高,其稳定性比EI法和EG法有明显的优势,适合运用于铝合金车身开发的概念设计阶段的轻量化优化。运用组合优化算法-全局ASA退火算法和梯度NLPQL二次线性规划法-对建立的铝合金车身参数化概念模型的EWL组合近似模型进行两次组合寻优,得出在四项基础性能有所提升的基础上实现铝合金车身减重6.7kg,减重占整车重量的6.58%,取得了较好的轻量化效果,为概念设计阶段的铝合金车身轻量化设计提供指导;（3）在铝合金车身开发的详细设计阶段,考虑了设计变量和噪声因素等不确定性因素对性能的影响,提出了CVOD序贯采样方法,有效的提高了RBF近似模型的建模效率。提出多目标二次优化法对得出Pareto解集再次寻优,能有效解决NSGA-II遗传算法中存在的局部收敛问题。运用CVOD序贯采样方法、多目标二次优化法和基于矩的双循环可靠性优化策略进行面向轻量化的多目标可靠性优化,通过对比基于TOPSIS法和轻量化系数法选用多准则决策中的灰度相关分析挑选出合理的最优解,使得铝合金车身减重3.87kg,占整车重量的3.7%,其优化后的基础性能与试验结果误差控制在5%以内,证明本文所用方法的有效性且对详细设计阶段铝合金车身的轻量化设计具有较高的实用价值。