根据国家的战略发展,为降低汽车的燃油消耗,以及解决电动汽车行驶里程的问题,最有效的方法之一就是车身轻量化。对于轿车来讲,金属车身覆盖件占整车质量的40%左右,其中车室内的地板总成是面积最大、重量最大的内部覆盖件,由于其载荷大、抗弯、抗扭及减振任务重,结构复杂,因此对地板进行轻量化设计有一定的难度,但对整车的轻量化具有重要作用。本文采用碳纤维/环氧树脂（T300/5208）复合材料来对汽车地板进行轻量化设计方法的研究,主要工作内容如下:（1）本文首先依据某实车的金属白车身建立了Abaqus有限元分析模型,对其典型工况进行分析,得到该白车身的弯曲、扭转刚度和模态,并将得出的结果与实际该车的实验结果数据进行对比,误差在5%之内,证明了本研究所采用有限元实验方法的可行性。其次,提取白车身中的金属地板,分析金属地板的模态,弯曲、扭转刚度,为之后的碳纤维复合材料地板提供设计依据。（2）基于复合材料增强体与基体的选取原则,选取碳纤维/环氧树脂（T300/5208）复合材料,应用经典层合板理论对碳纤维复合材料地板基体进行铺层设计,并根据Tsai-Wu强度校核准则检验。应用Abaqus分析软件中对碳纤维复合材料地板基体进行各种工况分析,得到弯曲、扭转刚度及20组模态,并与金属地板进行对比,对复合材料地板基体进行结构优化设计。（3）为了减轻复合材料地板基体的重量和提高承载能力,针对地板受力较大的位置设计帽型加强梁结构,应用复合材料力学理论建立了帽型加强梁的本构方程,根据帽型梁的等效弯曲刚度,推导出帽型梁的挠度与梁截面参数及载荷的关系式,接下来应用Abaqus对帽型梁的挠度理论解析解进行有限元验证,验证结果表明方程具有可行性。应用Matlab对帽型梁进行铺层优化设计,应用LS-Dyna软件进行正面碰撞实验,结果表明加强梁不仅能够有效地分散地板受力,还能够很有效地抵抗外来的冲击。（4）结合所选取的复合材料地板基体与所设计的复合材料加强梁设计复合材料地板总成,根据当今汽车行业中最常用的轻量化材料,选择了高强度钢、铝合金和碳纤维进行系统地对比,分析不同材料设计的地板重量、加工工艺、成本,还对三种材料设计出的地板进行侧面碰撞实验观察其安全性,结果表明复合材料在各方面具有优势。最后在Ansys的Workbench模块进行铺层优化的实验最终得到最优的铺层。经过上述步骤的研究,最终得到的碳纤维复合材料地板和金属地板相比,一阶扭转频率增加84%,一阶弯曲频率增加66.7%,弯曲刚度增加75.5%,扭转刚度增加44.8%,强度得到了显著提升,并且重量降低了34%,而且在目前用的最多的三种轻量化材料中,碳纤维设计的地板在减重、强度、安全性方面均超过高强度钢和铝合金。证明了碳纤维复合材料地板在轻量化设计方面具有可行性,同时也探索了汽车复合材料地板总成轻量化的设计方法。