汽车轻量化是21世纪的重要研究课题,不仅可以缓解能源紧缺问题,而且可以减少环境污染。其中车身轻量化是实现汽车轻量化的重要途径之一。汽车车身设计需要经过概念设计、详细设计和试验三大阶段,在概念设计阶段车身结构设计不善导致的缺陷,难以在后续的详细设计过程中修正。此外,车身模块化平台设计可以大幅度缩短整车开发周期并降低制造成本。因此,本文在概念设计阶段进行多车身协同优化方法研究,为满足汽车轻量化要求的模块化平台设计奠定基础。本文基于SIPESC求解器,研究单车身结构优化方法,并在此基础上开展了多车身协同优化方法研究,这些工作集成在自主开发的软件平台S-i VCD中。本文的具体研究内容如下:（1）研究并实现了单车身优化方法。本文以框架车身为研究对象,通过SIPESC计算车身关键静态性能,根据单车身优化方法的流程给出响应函数及其梯度的计算方法,确定计算响应函数梯度的参数。单车身优化方法以车身质量为优化目标,以车身的弯曲刚度和扭转刚度作为优化约束函数,以车身截面尺寸为优化变量建立数学模型,并利用移动渐近方法进行迭代计算。数值算例表明,单车身优化方法实现了在满足框架车身的弯曲刚度和扭转刚度的要求下降低框架车身质量,并且具有较好的轻量化效果。（2）在单车身结构优化工作的基础上,结合多学科协同优化的思想,提出了一种多车身协同优化方法。结合多车身协同优化方法的流程给出了响应函数及其梯度的计算方法。通过数值算例,将多车身协同优化与各框架车身单独优化和多车身分层优化作比较,验证该算法的可靠性。多车身协同优化方法实现了满足框架车身弯曲刚度和扭转刚度的要求下降低车身质量,还保证了不同框架车身的共享变量相等,这为满足汽车轻量化要求的模块化平台设计奠定了基础。（3）本文自主研发了基于数据驱动的车身结构概念设计与优化系统S-i VCD,主要实现了其中的车身结构分析模块和车身结构优化模块。S-i VCD在车身结构分析模块中应用了单车身优化方法和多车身协同优化方法,实现了车身结构分析和优化设计功能,使车身结构设计工作得以简化。综上所述,本文在车身结构概念设计阶段研究并实现了单车身优化方法,在单车身结构优化工作的基础上提出了多车身协同优化方法。最后自主研发了基于数据驱动的车身结构概念设计与优化系统S-i VCD,该软件系统应用了本文研究的车身优化方法。