本发明提供了一种求解车身厚度优化的子区域混合元胞自动机方法，包括外层循环和内层循环：外层循环开展碰撞有限元仿真分析、计算输出响应和更新元胞内能密度，并利用罚函数法更新目标质量；内层循环主要根据当前元胞及其邻胞的内能密度，利用PID控制策略调整元胞厚度，使得内层循环的当前质量收敛于目标质量；最终使元胞内能密度分布尽可能逼近阶跃式目标内能密度函数。为了有效提高算法的全局最优解搜索能力，在内层循环提出了阶跃式目标内能密度更新规则。为了有效提高算法的稳健性，在内层循环提出了基于PID控制策略的更新元胞厚度规则。本发明可以高效求解离散型设计空间内包含大规模厚度变量的非线性动态响应的车身结构优化问题。