轻量化技术是实现节能与环保的重要途径之一,而拓扑优化方法和变厚度轧制技术(Tailor Rolled Blank,TRB)是实现轻量化的有效手段。一方面,拓扑优化方法对钣金结构的研究工作比较稀缺,另一方面,目前国内外对TRB的设计方法研究尚不成熟,并不足以完全发挥TRB轻量化的潜力。为此,本文结合TRB技术和拓扑优化方法,通过拓扑优化方法设计TRB结构,深入研究拓扑优化对连续变厚度结构的设计方法。旨在提升TRB的轻量化潜力,为轻量化结构设计提供有力支持。本文提出了一种TRB结构新设计方法。并基于板壳问题,以刚度为目标研究了拓扑优化对连续变厚度结构的设计方法。在此基础上,把TRB的设计方法拓展到了非线性工况,深入研究了以吸能为目标基于非线性拓扑优化对连续变厚度结构的设计方法。其具体工作如下:提出了拓扑优化设计TRB的方法,采用单元厚度插值模型替换单元材料插值模型,并把灵敏度在约束在TRB的轧制方向,在此基础上考虑TRB工艺性,对拓扑优化的过滤方法提出改进,减轻了厚度剧烈变化。并通过二维平面算例证明了拓扑优化设计TRB结构的可行性。在拓扑优化方法结合TRB的基础上,针对刚度线弹性阶段问题,研究TRB设计方法。对板壳单元厚度进行插值,推导出基于厚度插值的小变形线性刚度问题的灵敏度,通过半圆顶支撑算例验证了该设计方法的可行性,并对基于下沉工况的车门进行TRB结构刚度设计。结果表明,优化后的汽车车门,刚度平均提升了约40%在线性板壳刚度问题的基础上,针对耐撞性问题,对TRB设计进行深入研究。基于壳单元厚度插值,推导了以吸能为目标的灵敏度,为了验证方法的可行性,首先对近似汽车B柱的帽型梁TRB设计进行研究。为保证优化的准确性,对汽车B柱进行了三点弯仿真和实验对标。在确保有限元模型建立正确的基础上,采用本文提出的方法对汽车B柱进行TRB设计。为了进一步说明TRB设计方法的实用性,采用汽车保险杠进行优化设计。结果表明,同等质量下的优化的汽车B柱和汽车保险杠,其吸能性能提升了约30%。