当前全球社会发展日新月异,然而由此产生的能源供给问题、环境保护问题及工业可持续发展带来的压力却与日俱增,推广使用新能源公共交通工具,可以在一定程度上解决以上矛盾问题。氢燃料电池客车用氢气作为汽车能量的来源,利用电解水的逆反应驱动电动机,排出尾气为纯净水雾,实现“零排放”。相比于其他类型的传统客车,氢燃料电池客车对环境的破坏更小、能量转化效率更高、产生的噪音更少而且更加便于日常维修保养,经过多年的实际应用和研究改进,已逐渐发展成为城市客车的研究重点。然而,氢燃料电池客车的燃料供给系统与传统燃料客车相比还存在一定不足,为使氢燃料电池客车的各项性能满足行驶要求,需要改进整车配置,这也导致了车辆整体质量的加大。其中,优化车身骨架结构是一种有效举措。这种措施能够有效减轻客车整车质量,同时对于提高客车可行驶里程、改善动力性能有十分重要的意义。本文利用Catia软件建立FSQ6107SC型氢燃料电池客车骨架三维模型,将客车结构进行合理简化,利用Hyper Mesh软件创建车身骨架有限元模型。对水平弯曲等5种典型工况进行车身静力学分析,确定骨架中出现应力最大值和位移最大值的部位和具体参数,确保车身刚度和强度满足设计使用要求。计算车身骨架自由模态的固有频率和振型,对比验证骨架结构性能是否满足设计要求,根据分析结果对车身部分结构进行调整优化,为后续车身骨架结构轻量化设计和优化研究建立基础。然后,根据氢燃料电池客车骨架的对称性和待优化项目相似性特点,将骨架中的待优化部件进行分组。进行直接灵敏度和相对灵敏度分析,筛选出对客车骨架性能影响不敏感,但对其质量敏感的部件。利用径向基函数神经网络法(RBF)建立骨架质量、刚度及模态频率近似模型。以客车骨架扭转刚度不低于90%为约束条件,以部件厚度为设计参数,利用遗传算法进行多目标优化,轻量化后车身骨架质量从2609kg下降到2388kg,实现减重211kg,轻量化程度达8.08%,减重效果显著。最后,对客车进行侧翻与100%正碰仿真试验。结果显示,对于客车侧翻,碰撞能量及所有测量点的侵入数值均满足乘员及系统的安全要求,表明符合客车安全使用标准。对于客车正面碰撞,分析结果显示车体撞击后前部驾驶员乘坐位置空间发生形变较大,碰撞产生的绝大多数能量由前围和驾驶舱所吸收,客车驾驶舱形变侵入到驾驶员的生存空间及高压储氢系统(侵入量的数值较小)。因此客车乘员及高压氢气罐存在受损风险,需对客车前部结构改进优化,即增强其前端材料的刚度或在前围增加缓冲吸能结构,以减少碰撞以后的前端侵入量,从而降低乘员及各系统受损的风险。从车体加速度方面分析,加速度曲线峰值较小(最大值30g),变形比较合理,证明乘员及系统受损的风险较小,安全性符合设计使用要求。