汽车的诞生,改变了人类的出行方式,随着汽车技术的蓬勃发展,其动力性、经济性都已经达到了临界值,能满足绝大多数消费者的要求。故而近些年开始,汽车的乘坐舒适性逐渐成为消费者购买车辆的标准,车身顶棚作为车身板金件中面积最大的金属件,极易发生低频共振向车内辐射噪声,同时,顶棚充当了车内人员的保护装置,其安全性能也不能忽视,故而有必要对顶棚进行振动特性研究及其结构优化。本文以某国产车型为研究对象,该车在低转速1600r/min~1800r/min时,车内存在噪声异常问题,经分析是由于的顶棚振动异常所导致,因此,基于变密度法对该车的顶棚进行了结构优化,再使用ISIGHT软件对顶棚模态频率、抗凹性能和压溃性能做了多目标优化分析。文中主要研究内容如下:(1)使用LMS测试设备对问题车顶棚做模态敲击测试,获取顶棚的固有模态和固有振型。(2)采用3D软件对顶棚及连接件建立CAD模型,再将模型导入有限元软件HyperMesh中,对模型进行网格划分、设置材料、属性,添加边界条件、定义接触等前处理操作,使用OptiStruct求解器对模型进行静力学分析,得到顶棚的固有频率和振型,通过对比仿真数据与试验数据,验证所建CAE模型的正确性。再按照相关企业标准和国家标准,对顶棚做动力学分析,得到顶棚的抗凹性能参数和压溃性能参数。(3)将顶棚除天窗外的部分设置为优化区域,对其做SIMP变密度法拓扑优化,结合拓扑优化结果与工程应用,生成优化后的顶棚加强筋布局,再对优化后的模型进行静力学、动力学分析。(4)使用ISIGHT软件集成OptiStruct求解器和Abaqus软件,以顶棚的各加强筋厚度参数为变量,使用最优拉丁超立进行样本数据的采集,最终构建多目标优化问题的响应面近似模型,并对近似模型做了误差分析,再对此模型进行优化迭代分析。(5)计算结果表明,优化后的顶棚避开了与发动二阶激励频率的共振范围,同时,顶棚的抗凹性和压溃性能都有一定的提升,本文的研究方法与研究结果可为同类型车型的顶棚振动性能研究工作提供相关的经验,具有一定的实际应用价值。