当今,节能、环保、安全、舒适、智能等逐渐成为汽车技术的发展方向。随着能源及环境问题的日益突出,汽车轻量化的意义变得更加重大。国际铝业协会(IAI)指出汽车每减重10%时,燃油消耗可降低6%-8%。车身质量占汽车总质量的20%-40%,因此,车身轻量化对于整车的轻量化起着举足重轻的作用,车身轻量化研究是现代车身设计的主要热点。目前,实现车身轻量化主要有两个途径：一是采用轻量化材料,如高强钢、铝合金等,但是最初由于成本以及制造工艺的限制,未能得到广泛的应用；二是对车身结构进行优化,应用范围比较广泛,但是轻量化效果比较有限。随着研究的深入发展以及制造工艺的提高,若希望保证汽车车身整体性能,并且最大限度的减轻各构件的重量,可以采取应用轻量化材料和结构优化相结合的方法,实现轻量化设计。本文以国内某商用车驾驶室白车身为研究对象,通过合理地应用轻量化材料,提高商用车驾驶室白车身的动态性能,并减轻白车身重量,实现白车身的轻量化设计。文中基于合适的材料用于合适的部位的设计思想,综合考虑车身质量和车身刚度、强度、低阶固有模态性能,优化得到商用车驾驶室白车身中构件的最佳轻量化材料和最佳板厚尺寸。本文主要做了以下几个方面的工作：1.简述了轻量化材料在车身结构中的应用现状,并说明了本文研究的意义和内容；2.分析商用车驾驶室白车身零部件对车身质量和动态性能的影响,确定灵敏构件,并作为轻量化材料的应用对象；3.研究构建用于材料匹配优化的代理模型,对比分析多项式响应面模型、Kriging模型以及径向基函数模型的精度,最终选择精度最高的径向基函数模型用于材料匹配优化,提高了材料匹配优化的效率；4.基于NSGA-Ⅱ算法的商用车驾驶室白车身材料匹配优化,优化得到了Pareto最优解集,最后,选取一种方案作为最优方案进行验证。在进行灵敏构件的分析中,采用试验设计(DOE)方法,将车身质量和一阶整体扭转模态频率作为试验指标,去除非常小的零件,选取车身40个零部件作为试验因素,采用40因素3水平的正交表安排试验,运用计算机仿真分析得到各组试验点的响应,采用极差法对试验数据进行处理,最后选出商用车驾驶室白车身的地板、顶盖、后围、门框以及前围等9个零部件作为轻量化材料应用的构件,保证了轻量化材料高效的应用。在构建用于材料匹配优化的代理模型部分,介绍了三种常用的代理模型：多项式响应面模型、Kriging模型及径向基函数模型。然后,分别构建了一阶整体扭转频率、扭转刚度及灵敏构件的最大应力的代理模型,对比分析了这三种近似方法的预测精度,最终选择了精度最高的径向基函数模型用于材料的匹配优化。在商用车驾驶室白车身材料匹配优化部分,考虑商用车驾驶室白车身的质量和一阶整体扭转模态频率两个目标以及扭转刚度约束和强度条件,建立了轻量化材料匹配优化的数学模型。优化数学模型中把材料类型和构件的板厚尺寸同时作为优化变量。根据优化问题的特点,选择了多目标遗传算法NSGA-Ⅱ进行求解,成功得到了一组Pareto最优解。最终,综合考虑性能和材料成本,选取一种方案作为最优方案,与原来的商用车驾驶室白车身结构的性能进行了对比分析,相比原来的白车身结构,该方案的一阶整体扭转模态频率提高了2.8Hz,白车身的质量减少了43.8Kg,并且白车身的刚度和强度均满足要求。本文基于白车身结构基本性能考虑,提出了一种轻量化材料合理运用的手段和方法,实例验证表明,该方法可行、有效。同时,研究结果也表明,基于合适的材料应用于合适部位的设计理念,合理选择轻量化材料的混合材料白车身,可以达到保证和提高结构性能,有效降低质量的目的,并获得较好的轻量化效果。研究方法,对今后轻量化材料在车身中的应用具有一定的参考价值。