随着科学技术的高速发展，我们所需要考虑的实际工程问题越来越复杂，很多工程问题常常需要考虑多个设计目标。并且多个目标相互冲突、相互竞争，不能简单地采用单目标优化的方法来处理。同时，不确定性广泛存在于实际工程问题中，传统的优化理论和方法已不再适合对其进行求解。由于随机优化方法和模糊优化方法在获取概率密度函数和模糊隶属度函数比较困难，而非概率凸集合模型只需要少量的样本信息获取不确定量的边界信息，其在不确定性建模上具有方便性和经济性的特点。因此，本文采用非概率凸集合模型来描述参数的不确定性，并对不确定性多目标优化问题进行研究，同时将其应用于实际工程问题当中。主要工作如下：首先，构造了一种基于区间的不确定性多目标优化方法。该方法利用非线性区间分析方法求出每个目标函数和约束在每一设计矢量下的上下界，采用区间序关系来处理不确定性目标函数，利用目标函数中点值来计算多目标优化问题的非劣解，同时，通过区间可能度来处理约束函数，将非线性区间多目标优化问题转化为确定性多目标优化问题，利用微型多目标遗传算法对转换后的确定性多目标优化问题进行求解。其次，构建了一种基于超椭球凸模型的不确定性多目标优化方法。该方法采用非概率凸模型来模拟参数的不确定量，将结构中的不确定参数表示为超椭球模型。利用不确定参数名义值来求取目标函数值，对于不确定约束，采用可靠性指标方法，将不确定性问题转化为确定性问题。研究成果被应用于商用车车架结构和汽车耐撞性优化设计当中，计算结果表明了算法具有较好的工程实用性。