随着科学技术的进步和国民经济的增强，各国的汽车工业取得迅猛发展，尤其中国的汽车市场发展态势强劲。然而，与之而来的能源与环境问题变得越来越严峻。立足于长远的可持续发展，国际上要求节能环保的呼声日益高涨，给汽车工业带来前所未有的压力。汽车轻量化作为节约能源、保护环境与改善车辆性能的有效途径，已成为世界汽车工业发展的潮流。中国作为世界第一大汽车产销国，汽车轻量化已成为我国汽车工业可持续发展的一个重要课题。汽车轻量化并非简单地减轻汽车重量，汽车轻量化是要在确保汽车各项性能基本不受影响且尽量不增加制造成本的前提下，通过综合运用各种技术，最大限度地减少汽车重量，以实现节能减排和改善车辆性能的综合目标。目前，轻量化技术主要集中于结构优化设计、采用新型轻量化材料替换传统材料（如铝合金、镁合金、复合材料等低密度轻质材料或高强度钢）及使用新工艺。相比较而言，采用轻量化材料替换效果更显著。本文以某款乘用车的发动机罩作为研究对象，首先建立了针对发动机罩常见五种使用工况下（即正向弯曲工况、侧向弯曲工况、扭转工况、抗凹工况和自由模态）的CAE模型，然后提交给RADIOSS求解器进行求解，获得发动机罩的CAE分析结果，为下文即将进行的轻量化设计建立参考标准。其次，通过了解目前发动机罩轻量化材料替换研究的现状，确定了外铝内钢、全铝合金、镁合金和夹层钢板四种材料替换方案。为充分利用材料性能、降低成本，制定了针对以上五种使用工况下，基于质量目标和位移、模态频率约束的尺寸优化方案。通过应用优化工具OPTISTRUCT对发动机罩进行针对四种材料替换方案的尺寸优化，在保证发动机罩性能改善的条件下，确定不同材料替换方案相应的最优板厚，从而实现轻量化设计。最后，引入一种基于综合满意度的方案优选方法，将定性的评价问题定量化，以便更合理地衡量和评价各个轻量化方案的优劣。该优选方法是在发动机罩结构性能分析的基础上，综合考虑发动机罩的质量和成本因素，估测各个考虑因素对方案优选的权重，对各个优化方案进行基于综合满意度的综合评价，然后对各个优化方案的综合满意度值进行排序，综合满意度最大的方案即为最佳轻量化方案。