碳纤维复合材料具有可设计性非常强的符合材料,其质量轻、比强度高的特点也在汽车覆盖件上得到了广泛的应用。B柱是汽车车身结构的一个典型且相对独立的结构,出于安全性的考虑,该结构中经常需要装配多块加强板,使得车体质量增大,且会导致设计和装配的难度加大,本文把目标锁定于B柱总成,通过逆向设计、力学仿真及试验研究其轻量化,该研究对车身框架其他结构件基于碳纤维复合材料的轻量化设计具有一定的借鉴意义。首先在综述碳纤维复合材料在汽车工业应用与研究现状基础上,根据复合材料层合板的各向异性的力学特点,对碳纤维复合材料力学进行分析,得出强度理论,分析了其刚度影响因素,得到影响复合材料性能的相关工程常数,为碳纤维复合材料B柱加强板的设计、分析提供理论依据。其次,针对B柱结构具有较为复杂的三维曲面的特点,采用麦斯纳三坐标扫描仪,对已有轿车金属B柱加强板进行了扫描,获取汽车B柱的基础点云数据,并借助CATIA软件,进行点云处理和曲面的重构,建立了 B柱的三维模型,为碳纤维复合材料B柱加强板的设计和分析提供几何模型。为了满足轻量化,B柱拓扑优化的基础上,再改进B柱的三维模型,根据碳纤维复合材料B柱的特点,修改了原金属B柱的部分结构特征;确定了碳纤维综述碳纤维复合材料B柱的初始铺层设计,建立了碳纤维B柱加强板的有限元模型,合理设置了金属B柱和碳纤维复合材料B柱的材料特性参数,对金属B柱和碳纤维维复合材料B柱的自由模态,以及轴向拉伸、侧向弯曲、内向弯曲等工况进行了仿真分析。仿真结果表明,优化后的碳纤维复合材料B柱总成在保证不低于原金属B柱总成刚度的情况下,可减轻质量达31.31%。最后,在制作碳纤维复合材料B柱加强板的基础上,开展了平纹(0°)碳纤维复合材料B柱加强板静力学仿真与试验对比研究。结果表明试验测量出B柱加强板上面的应力大小和仿真数值基本一致,位移数据的数值和增长趋势也与仿真结果基本一致,实验表明了本文仿真方法用于碳纤维复合材料B柱加强板分析的可行性。