伴随着汽车工业的诞生，对汽车进行轻量化设计一直是人们探索、研究的重点课题。而作为占据整车质量20%—30%的车身结构，若能在保证性能的前提下有效的降低其质量，将会对整车的轻量化起到重要的作用。拓扑优化作为结构优化设计的最常用和最有效手段，它在结构轻量化设计中有着非比寻常的意义。鉴于车身轻量化的重要性以及拓扑优化的实用性，本论文采用拓扑优化方法对客车车身结构进行轻量化研究。本文首先分析了汽车轻量化设计的动因，随后对汽车轻量化的材料、优化设计等的国内外研究现状进行了说明。之后总结了结构优化的基本概念和设计过程，讨论了结构优化的三类典型问题，并重点研究了拓扑优化，及拓扑优化方法中的变密度法。考虑到拓扑优化的特点，以及当前客车车身结构拓扑优化存在的题，提出了基于梁壳混合模型的局部拓扑优化方法。局部拓扑优化方法的思想是，选定对整车性能贡献较大或优化潜力较大的车身局部结构，将它们定义为优化区域，并结合各局部结构的危险工况和自身特点确定优化的具体方案的相关参数；在完成任何一个局部的拓扑优化之后，都要依据解读原则结合该局部结构的特点将优化结果转化为符合加工条件的结构。另外，为进一步提高计算效率和优化的准确性在优化过程中采用迭代的方法，用优化解读后的结构替代原模型中的相应结构作为边界条件，再对待优化局部在其危险工况下进行优化。按照上述方法对所有局部优化区域进行拓扑优化并解读优化结果。将各局部优化结果应用到整车结构中建立新的车身结构有限元模型，分析计算其基本性能并与原车型数据进行对比分析。对比结果显示，采用局部拓扑优化得到的新的客车车身结构，在侧围中段局部结构和底架中段局部结构分别减重11%和24.6%的情况下，三种典型工况下整车的最大应力均有明显下降，且绝大部分局部优化区域的最大应力值也都有所降低。结果表明本文提出的局部拓扑优化方法针对客车车身结构轻量化设计是行之有效的，不仅在保证整车性能的前提下实现了轻量化，同时还有效地解决了计算时间与优化准确性之间的矛盾，有效地提高了优化效率。