车身结构设计需要满足车身刚度、模态、碰撞安全性、疲劳寿命和NVH特性等诸多方面的性能要求和相关的法律、法规及标准，进行轻量化设计也要满足上述性能的要求。而且，对于车身结构设计，车身结构的可制造性和生产成本也是不可忽视的重要因素。

经过几十年的积累和发展，国外许多大汽车公司建立了高性能的车身计算机辅助工程(CAE)系统，形成了完整的设计、分析方法与试验程序，(图1)所示是国外普遍采用的车身结构分析系统。

(图1-车身结构分析系统集成图)

上世纪80年代中期以来，随着并行工程、计算技术等现代工程技术的大力发展和在车身设计分析中的广泛应用，轿车车身结构轻量化设计的发展呈现出以下特点。

(1)结构设计与性能分析并行。车身轻质结构的性能分析已贯穿到设计的全过程，在开发初期的概念设计阶段就被用于指导设计，不再仅仅是后期校验的工具，从而提高了轻质车身结构可靠性，也大大缩短了轻质车身的研制周期。

(2)优化设计思想在设计的各个阶段被引入。轻量化的要求和对舒适性及安全性要求的不断提高，使车身设计的难度越来越大，为了满足这些要求，必须将优化设计思想和技术应用贯穿于整个车身设计的全过程。

优化设计是一种寻找确定最优设计方案的技术。所谓“最优设计”，指的是一种方案可以满足所有的设计要求，而且所需的支出（如重量、体积、应力等)最小。通常把结构优化按设计变量的类型划分成3个层次：结构尺寸优化、形状优化和拓扑优化。

工程结构复杂性不断增加，设计要求也不断提高，伴随着计算机的出现，以及各种工程结构分析能力和手段的不断发展完善，数学寻优技术的提高，使得结构优化已成为计算力学中最活跃的分支之一。结构优化研究的范围不断扩大，从研究层次上看，已经从尺寸优化、形状优化向材料选择、拓扑优化方向发展；从问题的复杂程度看，已经从简单的桁架设计发 展到解决梁、板、壳等多种复杂元素的结构设计问题，目标函数也从单目标向多目标发展。

(3)虚拟仿真实验技术得以采用并部分用于代替物理实物实验。虚拟仿真不仅可以在没有实物的条件下进行，而且实施迅速、信息量大，它在车身轻质结构设计中正发挥着越来越大的作用。利用虚拟仿真一方面减少了设计的盲目性，有利于设计出高性能的车身；另一方面可代替物理实验以及早发现设计中的问题，减少设计成本，缩短开发周期。

(4)车身概念设计已成为车身设计的重要阶段。概念设计阶段是车身结构设计中保证性能的重要阶段，这个阶段留下的缺陷往往很难在后续的设计中弥补，因而在车身开发中受到广泛重视。

(5)有限元法已得到广泛的应用。在轻质车身的开发设计过程中，如何判断车身结构的合理性及车身结构静、动态性能的优劣，并对车身结构进行优化，是一项十分重要的工作。由于车身的结构十分复杂，用经典力学方法很难得到精确的解析解，因而采用近似的数值解已成为现实又非常有效的选择。实际的设计工作表明，有限元法是运用较为普遍和有效的数值计算方法。

因此，只有在车身的概念设计阶段，结合车身结构设计和分析技术的特点，依托计算机辅助工程分析技术对车身结构的性能进行并行分析，才能消除设计阶段留下的隐患，弥补设计阶段的缺陷，使得车身轻量化设计进一步系统化、规范化和高效化。