发动机罩是车身外覆盖件中的重要部件。其外部造型设计主要考虑整车造型和空气动力学要求。作为外覆盖件，发动机罩不承载载荷，发动机罩的结构设计主要有刚度和轻量化要求，如今又增加了行人碰撞保护要求。夹芯结构在其它构件，尤其是在保险杠的应用中，已经显示出了同时兼顾刚度和轻量化及碰撞吸能要求的能力。夹芯板结构是典型的轻质高刚结构。作为夹芯板面板的碳纤维复合材料，相较其它常见材料，刚度更高密度更低，可以在保证刚度的同时，进一步实现轻量化。夹芯板中的夹芯在碰撞时可以吸能，以弥补轻量化后发动机罩动能转化不足。因此碳纤维夹芯板结构是一种在同时满足刚度、轻量化和行人碰撞保护方面非常有潜力的新型发动机罩结构。本文研究这种结构的性质，以钢制传统结构发动机罩为对比，对刚度和质量进行优化。对发动机罩进行优化，首先应确定发动机罩的评价体系，然后才可以选取一些评价指标作为优化目标和约束。当前对发动机罩静刚度的评价方法种类较多，因此需要对这些方法进行分析筛选和总结。当前有11种评价方法。选用钢制发动机罩、使用准各项同性铺层和一般各向异性铺层为面板的碳纤维发动机罩，共14个模型作为样本，使用这些评价方法计算，对计算结果回归分析，找出评价方法之间的关系，归类并筛选，得到4种静刚度评价方法，分别为弯曲载荷刚度，扭转载荷刚度，砰击载荷刚度和锁闩载荷刚度，确定了发动机罩静刚度评价体系。发动机罩的实际构造与理论中的夹芯板有一定区别。在初始设计的碳纤维发动机罩中，边框质量占整体的40%，而夹芯板理论中没有考虑边框的作用，因此使用实验设计，分析边框减重措施对整体刚度的影响。对边框采用改变结构和减薄壁厚两种方法减重。以边框结构、边框厚度、面板铺层组数作为因子，将4个静刚度指标作为响应，设计全因子实验，进行方差分析，得到各响应与各因子之间的关系。结果显示，同时使用两种减重措施，将使刚度有轻微的下降，但减重效果明显，因此选用质量最轻的边框，作为后续设计的基础。根据前述的静刚度计算结果，及14个模型的模态分析，发现碳纤维发动机罩相较钢制发动机罩刚度性能过剩，可以进一步轻量化。由于刚度和碰撞保护性能有一定的耦合，所以本文的优化为指定一个刚度作为约束，在这个刚度的基础上轻量化。使用遗传算法优化，以面板使用的铺层数量最少作为优化目标。针对铺层数量的优化，模仿生物遗传中的mRNA转录环节，提出了一种改进的遗传算法。通过abaqus软件计算简化模型，得到设计变量与优化目标值的函数关系。最终使用isight软件，调用各种软件，实现算法运行。优化结果与优化原型相比，铺层数量减少25%，证明了该改进算法有效。优化后的碳纤维发动机罩，相较刚度加强的钢制发动机罩，整体刚度提高1.5倍以上，相较轻量化的钢制发动机罩，减重50.8%。证明了该结构在刚度和轻量化方面的优点和潜力。而且利用改进的遗传算法，可在指定刚度的基础上，得到质量最轻的设计，可以以此为基础，设计满足行人碰撞保护的发动机罩。