邮轮轻量化设计可有效减少建材使用量与建造成本，减少燃油消耗，并且可以改善邮轮航行性能，降低邮轮运营成本，利于提升操纵的稳定性。考虑到邮轮拥有庞大的上层建筑，并且对振动的更高要求，上层建筑是研究的重点，振动与轻量化的协同设计是邮轮轻量化设计的关键。因此本文在分析船舶强度和振动特性的基础上，分别对船舶局部单向加筋板和船舶整体开展轻量化设计方法研究，最后根据研究结果提出船舶综合轻量化设计方案，形成有效可行的邮轮轻量化设计方法。研究工作主要包括：
　　(1)开展全船结构特性分析研究。首先建立了全船结构有限元模型，对船舶结构进行了强度分析，计算表明在建造规范规定的许用应力以内，船舶具有一定的轻量化空间。然后在补充流体域有限元模型后，建立了船舶流固耦合模型，进行了湿模态计算和谐响应分析，谐响应分析的仿真结果与实测值误差不超过3.5%，表明有限元模型及计算方法正确，可用于后续研究。
　　(2)以船舶的上层加筋板结构为研究对象，探究船舶局部结构轻量化方法。在建立有限元模型的基础上，结合拓扑优化和尺寸优化对其开展轻量化结构优化研究，设计了新型梯形加筋板结构，实现了单块板减重19.2%，进一步探究了新梯形加筋板的尺寸参数对其结构特性的影响规律，并应用到舱段结构中，实现舱段减重13.5%。
　　(3)开展全船的轻量化设计方法研究。利用灵敏度分析筛选出少量重要设计变量，并构建响应面函数代理模型，联合代理模型与有限元模型，实现了船舶振动响应与强度同时计算。进一步基于用尺寸优化理论，完成了全船振动和轻量化的协同设计，并进行校核与对比分析，最终减重5.67%。研究表明：采用代理模型和有限元分析联合的方法可实现轻量化和振动控制的协同设计，为邮轮整体轻量化设计提供参考。
　　(4)结合上层建筑加筋板优化设计和全船尺寸轻量化与振动协同设计结果，提出的全船综合轻量化方案在满足船舶强度要求的同时，减重6.67%。