碳纤维复合材料是最有潜力的汽车轻量化材料,复合材料优化设计方法是最有效优化复合材料结构的方法。在过去的几年里,复合材料凭借着优异的性能在汽车零部件上得到了越来越多的应用。在汽车领域中制造产品始终追求轻量化、高刚度的目标,因此低成本、低油耗变成企业效益和竞争的资本。企业为了保持自己的竞争力,在选用汽车零部件材料和对零部件进行优化设计方面,需要拥有一套系统的优化设计方案。所以复合材料优化设计方法对于汽车企业提高竞争力和实现汽车轻量化设计具有现实意义。本文以汽车蓄电池箱壳体和悬架摆臂作为研究对象,以复合材料层合板力学基础,有限元分析方法和复合材料优化设计方法作为理论基础,以HyperWorks软件作为有限元分析和优化工具,针对轻量化设计的要求,具体开展了以下研究工作:(1)碳纤维复合材料汽车蓄电池箱壳体。整个汽车蓄电池箱壳体优化过程包括三个阶段:概念设计阶段、系统设计阶段、详细设计阶段。首先,在概念设计阶段利用自由尺寸优化模块确定了铺层块的形状;然后,在系统设计阶段利用层组尺寸优化模块完成了铺层厚度的优化;最后,在详细设计阶段利用层叠次序优化模块完成了铺层顺序的优化。优化结果表明,通过优化设计能减轻电池箱壳体的重量,减重比高达66%,优化效果明显。(2)碳纤维复合材料汽车悬架摆臂的多阶段优化方法采用了整体拓扑优化、层组尺寸优化、层叠次序优化。整体拓扑优化得出了设计区域内的最佳结构分布,用CAD软件对优化后的结构进行剪裁,进行复合材料铺层;然后通过层组尺寸优化和层叠次序优化获得各个铺层角度的铺层厚度和最佳的铺层顺序。经过优化前后的数据对比,优化后的质量明显变小,减重比达42.42%,轻量化效果明显。本文采用不同的优化方法对不同的汽车零件进行分析,结果表明优化后的质量明显比优化前的质量小,优化后的不同工况的位移比优化前也小了很多。所以本文的优化方法对汽车结构的优化设计及制造具有一定的参考价值。