本文以车身侧面结构作为承受侧面碰撞冲击力的主要总成，作为多目标轻量化优化的研究对象。首先，分别构建车身基本NVH（Noise, Vibration and Harshness）性能和车辆耐撞性能的有限元分析（FEA）模型，并通过实际实验进行验证，提取轻量化控制指标。其次，考虑离散材料变量和连续厚度变量，采用贡献分析来确定轻量化优化的最终部件。第三，基于最优拉丁超立方采样（OLHS）方法进行实验设计（DoE），考虑车身的总质量、弯曲刚度和扭转刚度，B柱下端的最大冲击加速度以及所选优化零件的总材料成本作为五个目标函数。在此基础上，基于灰色关联分析（GRA）对优化零件的厚度-材料参数组合进行优化，并应用主成分分析（PCA）评估各目标函数对应的权重值。同时，通过GRA与基于理想解的相似性优先排序技术（TOPSIS）的比较，说明GRA在车身侧面结构多目标轻量化优化中的独特优势。最后，通过初始设计与优化设计的对比，证明了轻量化优化的有效性。结果表明，车身总质量减少了4.54 Kg，车身其他力学性能基本得到了很好的保证。因此，结合灰色关联分析和主成分分析是用于汽车车身多目标轻量化优化的一种非常有效的方法。