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汽车行业作为国家支柱产业,与国家经济发展和人民生活密切相关。汽车给人类带来便捷的同时也造成了石油短缺、环境污染等社会问题。汽车轻量化作为今后汽车发展的趋势之一,能够有效的缓解这些问题。白车身作为轿车的承载体,占整车整备质量的1/4左右,对其结构进行轻量化优化设计具有重要意义。本文结合产学研合作项目对某车型的白车身进行结构轻量化优化设计,在综合考虑白车身主要低阶模态频率、弯曲刚度、扭转刚度以及整车正面和侧面碰撞安全性能的条件下,提出了对白车身结构分三个阶段采用代理模型优化技术进行轻量化优化设计的策略,即非安全件多目标优化、侧碰安全件多目标优化及正碰安全件多目标优化,取得了显著的轻量化效果。本文主要研究工作及结论如下:(1)建立了白车身结构有限元模型,在此基础上,利用模块建模思想搭建了整车正面100%重叠刚性壁障碰撞和侧面可变形移动壁障碰撞仿真模型。分析了白车身低阶模态频率、弯曲刚度、扭转刚度以及整车正面和侧面碰撞安全性能,并与实车试验所得数据进行对比,验证了仿真模型精度满足后续优化要求。(2)将白车身在正面和侧面碰撞过程中碰撞力的传递路径和吸能量作为划分白车身优化区域的依据,将白车身划分为非安全件区域,正面碰撞安全件区域和侧面碰撞安全件区域。(3)对白车身非安全件区域零部件进行相对灵敏度分析,挑选出43组优化设计变量;对白车身正面碰撞安全件区域和侧面碰撞安全件区域零部件分别进行针对性的结构贡献度分析,挑选出了20组正面碰撞安全件和17组侧面碰撞安全件板件厚度作为后续优化设计变量。(4)对白车身结构分三个阶段采用代理模型优化技术进行多目标优化设计,即白车身非安全件、白车身侧碰安全件和白车身正碰安全件多目标优化设计。三个阶段优化设计分别使白车身减重11.306kg、2.349kg和3.430kg,总共减重达到了17.085kg,减重幅度达到5.28%。(5)分析比较了轻量化优化设计前后白车身性能,结果表明白车身弯曲和扭转刚度分别提升了8.82%和1.66%,一阶扭转和弯曲固有频率提升1.54%和0.45%,同时整车正面碰撞乘员舱加速度峰值降低了3.51%,前围最大侵入量降低了5.25%。整体而言,整车正面碰撞安全性能有所改善,侧面碰撞安全性能基本与轻量化前相同。