随着汽车产业的迅猛发展,计算机仿真分析技术已经在国内外的汽车设计领域得到了非常广泛的应用,显著地提高了汽车设计水平和效率。有限元分析方法与现代数学优化理论相结合而成的虚拟仿真优化技术,作为现代车身结构设计的主要方法,可以在试制样车之前,模拟零部件及整车的性能和工作状况,避免传统上的设计—试制—测试—改进设计—再试制的重复过程,缩短了开发周期,减少了人力、物力和财力上的消耗,使开发的产品更具市场竞争力。本文以某卡车的车身有限元模型为研究对象,探讨了数学优化方法在车身结构分析与优化设计中的应用。本文首先建立了某卡车车身的有限元模型,并对有限元建模过程中的几何清理、网格划分、焊点模拟等过程进行了较为详细的介绍。然后对有限元车身模型进行了模态分析及静态弯曲刚度分析和静态扭转刚度分析,通过模态分析发现该卡车车身在怠速工况时可能因发动机激励而发生共振现象,因此该车身的初阶模态频率有待于优化提高。在本文的第四章中比较详细地介绍了优化设计的理论和方法。并用尺寸优化方法对车身板件的厚度进行优化,达到了车身初阶频率提高的优化效果,并减轻了车身的质量。接着使用拓扑优化和形貌优化方法以车身顶盖为设计对象,进一步提高了车身的初阶模态频率。通过本文的研究表明各种优化方法能够起到优化车身性能的目的。本课题中选用美国Altair公司的HyperWorks系列软件作为工作平台,对文中运用到的子程序HyperMesh、OptiStruct、RADIOSS及HyperView也做了简要的介绍。