对于汽车结构设计而言,结构轻量化、材料轻量化、工艺轻量化是实现汽车轻量化的三种重要途径。铝合金作为一种低密度、高强度比、耐腐蚀的轻量化材料,越来越受到汽车领域的青睐。然而铝合金自身材料特性决定了其焊接形式不同于钢材,铝合金焊接结构的优化设计方法也应有所区别。基于上述考虑,本文以LNG（Liquefied Natural Gas,液化天然气）气瓶铝合金焊接支架为研究对象,对结构进行了基于拓扑优化及隐式参数化模型的集成多目标优化,随后研究了搭接MIG焊（Melt Inert-gas Welding,熔化极惰性气体保护焊）焊缝对支架焊接结构优化设计的影响,具体内容如下:首先,根据相关国家标准对初始LNG气瓶铝合金焊接支架进行仿真分析计算,得到初始结构与目标值的性能差距。以初始结构为基础,利用加权柔度法以加权应变能最小为设计目标对支架设计空间进行两次拓扑优化,参考最终拓扑优化结果对铝合金焊接支架进行相应的改进设计。仿真分析结果显示支架各项性能均有提升但部分性能仍未满足目标值要求。随后,建立拓扑优化铝合金焊接支架的隐式参数化模型,其中焊缝结构采用共节点及刚性单元连接替代。从厚度、位置及截面形状这三类参数中初步选取29个参数,综合考虑各参数对各项性能响应的贡献度及主效应后从这些参数中筛选出16个参数作为后续多目标优化的设计变量。建立设计变量与性能响应之间的径向基神经网络近似模型,并利用该近似模型对拓扑优化铝合金焊接支架进行多目标优化。多目标优化结果显示,在保证支架各项性能满足目标值的前提下支架整体质量较最初下降了17.94%。说明基于参数化模型及径向基神经网络近似模型实现结构多目标优化的自动优化流程适合铝合金焊接支架的设计与优化。最后,在铝合金焊接支架多目标优化的基础上,充分考虑搭接MIG焊焊缝对支架结构优化设计的影响。通过焊接及试件拉伸试验得到搭接MIG焊焊缝的力学性能及真实应力-真实应变曲线,用于建立模拟MIG焊缝的搭接焊缝壳单元模型。将搭接焊缝壳单元模型代入拓扑优化铝合金焊接支架后,以支架底部底座焊缝及鞍座焊缝为新的设计变量,加上先前选取的16个变量共18个设计变量,对支架焊接结构进行考虑焊缝影响的多目标优化。优化结果可知:考虑焊缝影响的多目标优化后,支架整体质量大幅降低,各项性能较优化前的结构有较大程度的提高,达到目标值要求。此外铝合金焊接支架的搭接焊缝的应力分布更加合理,焊缝区域最大应力小于许用应力。这说明考虑焊缝影响后对铝合金焊接支架进行轻量化设计,不仅能够实现结构轻量化设计的目的,同时也能对焊接结构的焊缝分布形式进行优化,为铝合金焊接结构的轻量化设计提供优化思路。