随着汽车数量的持续增长,能源消耗与环境保护遇到的压力也越来越大,生产绿色环保的汽车已经成为了未来的发展方向,而轻量化是实现这一目标的关键技术,因此汽车轻量化成为噬待解决的问题。由于汽车座椅直接与乘员接触,座椅的舒适性和安全性会直接反馈给乘员,另外,因为座椅的重量在各种车型内总重量中所占的比重较大,目前对汽车座椅进行轻量化研究也逐渐受到关注。当前对于座椅轻量化的设计主要通过使用新型加工制造工艺、优化座椅结构以及使用轻质材料替换座椅金属材料,其中运用最广泛地是通过新型轻质材料来制作座椅骨架,摒弃原有金属材料。纤维增强复合材料凭借高强度、出色的耐热性、成熟的加工成型工艺以及低比重等特点从而广泛应用,也是当前汽车轻量化方向的研究热点。本文选用某款车型后排座椅骨架结构为模型,以GB15083-2006《汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法》为依据进行后排座椅轻量化研究,对后排座椅骨架进行静态和动态特性仿真模拟,并依据分析结果对所设计的后排座椅骨架进一步优化改进。首先以某车型后排座椅模型为研究目标,其次选取碳纤维/环氧树脂(T300/5222)作为后排座椅骨架的替换材料,结合层合板设计原则对背板、靠背骨架和坐垫骨架进行优化设计。整个优化过程主要由三个阶段构成,第一阶段利用自由尺寸优化优化出各铺层块的形状;第二阶段利用层组尺寸优化优化铺层束的厚度;第三阶段利用层叠顺序优化模块进一步优化各方向铺层的顺序。优化结果表明,通过优化设计能减轻复合材料后排座椅骨架的重量,优化效果明显。其次使用三维建模软件CATIA建立后排座椅骨架三维模型。依据GB15083-2006使用Hyper Works软件对建立的金属后排座椅三维模型分别完成总成静强度和翻转静强度分析,由仿真结果得到金属后排座椅骨架的变形和应力,接下来复合材料后排座椅的研究提供相关数据。接着将优化后的复合材料后排座椅在和金属座椅相同工况下仿真分析,选取蔡-吴张量准则(Tsai-Wu)校核层合板强度,应用层合板理论求解复合材料后排座椅刚度矩阵。综合考虑经济性及加工的可行性,运用尺寸优化对复合材料后排座椅的金属部件进行优化,进一步降低座椅骨架重量。最后,进行复合材料后排座椅动力学研究分析。模态分析结果表明复合材料后排座椅一阶固有频率有较大程度的提升,因此不会发生共振。通过对后排座椅骨架进行行李块冲击仿真,复合材料后排座椅骨架安全性有所提高,能够满足国家法规对后排座椅安全性的要求。本文通过对复合材料后排座椅骨架进行分析,结果表明复合材料后排座椅结构强度达到法规规定,而且进一步提高了后排座椅的安全性和舒适性,并且复合材料后排座椅骨架减重41.6%,有效的实现了座椅轻量化,对后续汽车座椅的优化设计及制造提供一定的参考价值。