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本文旨在找到一种面向城市客车车身骨架计算效率高、能缩短研发周期且保证全局最优解的轻量化设计方法。以某混合动力客车车架为研究对象,结合有限元、DOE试验设计、近似模型、确定性和稳健性的尺寸优化以及博弈论组合赋权等方法进行了系列研究。车身骨架有限元静态性能分析。在城市客车满载弯曲工况、加速工况、紧急制动工况、急转弯工况和极限扭转工况五种典型运行工况下,对车身骨架有限元模型进行静力学分析。结果表明,各工况的安全系数均大于1.5,因此材料性能未能充分发挥,车身骨架具有轻量化设计的潜力。车身骨架组合近似模型的构建。为了解决各种单一近似模型方法对不同状态变量的预测能力表现各异的问题,比较所构建的径向基神经网络(RBF)、响应面(RSM)、粒子群-支持向量机(PSO-SVM)以及克里格(Kriging)近似模型对车身骨架性能响应的拟合精度,并利用均方差最小化的方法计算各单一近似模型的权系数,进而建立城市客车车身骨架性能响应的组合近似模型,为各工况下车身骨架的轻量化研究奠定了基础。综合考虑确定性和6σ稳健性的尺寸优化。基于组合近似模型对客车五种典型工况进行确定性优化,满载弯曲、加速、紧急制动、急转弯以及极限扭转工况优化后的总质量相对于原重分别减小了16.4%、14.5%、21.3%、17.98%、10.9%;对确定性优化结果进行质量水平分析,发现满载弯曲工况和极限扭转工况输出响应不满足6σ质量水平的设计要求,对其进行基于组合近似模型的6σ稳健性设计,满载弯曲工况和极限扭转工况下车身骨架总质量相对于原重分别减少了11.2%、8.6%。基于博弈论组合权法确定客车的工况权值。针对传统权重计算方法确定客车工况权值精确性和合理性不足问题,采用基于博弈论的组合赋权法,将由灰色关联模型改进的层次分析法确定的主观权重和熵权法确定的客观权重相结合,从而得到城市客车在五种典型工况下的权重分别为:35.4%,18.9%,21.1%,14.7%和9.9%;车身骨架的总质量由原来的2472kg降至2087.34kg,相对于原重减小了15.6%,达到了轻量化的目的。并对优化后的车身骨架基本性能和响应的质量水平进行校验分析,结果符合设计要求。综上所述,本课题针对单一近似模型方法的局限性、确定性优化易陷入局部最优以及多工况权系数分配不合理等问题,对车身骨架提出基于组合近似模型的方法进行轻量化设计,优化结果表明本文所提方法在实现客车轻量化设计方面具有一定参考价值。