为提高轿车前防撞系统低速耐撞性,首先进行前防撞梁和吸能盒正面低速碰撞仿真和分析,结果表明原结构存在吸能盒能量吸收不足、防撞梁变形过大、超过极限空间等设计缺陷,需重新优化设计。然后搭建基于Isight、CATIA、HyperMesh、LS-DYNA的优化设计仿真平台进行优化设计,即以零件长度、壁厚尺寸为设计变量,以比吸能最大化为优化目标,以碰撞力小于180 kN、防撞梁位移小于200 mm、吸能盒变形小于180 mm为约束条件,进行优化设计。最后通过对新设计的防撞梁和吸能盒进行低速碰撞性能验证,证明了优化方法的高效性和可行性。

为了在保证耐撞性的前提下实现汽车吸能盒的轻量化,通过有限元碰撞仿真对比确定了符合要求的吸能盒结构,并采用基于近似模型的优化方法获得了性能最优的多腔结构吸能盒设计方案。首先建立了多种截面形状吸能盒的有限元模型,使用有限元软件进行了碰撞仿真分析。通过对单腔结构吸能盒与不同截面的多腔结构吸能盒的碰撞性能进行评价与决策,确定了符合要求的吸能盒截面形状。其次对此截面吸能盒的内外壁厚进行试验设计,拟合了碰撞性能参数的响应面模型,建立了以吸能盒内外壁厚作为设计变量,以比吸能最大作为目标函数的数学优化模型,并进行了优化设计。结果表明,采用该方法得到的最优方案能够在保证碰撞安全性的基础上实现多腔结构吸能盒的轻量化设计。

对于商用车整车正面碰撞安全性，国标主要考察两个部分：整车结构耐撞性与对应乘员保护，分别影响车身结构设计与约束系统开发，两方面需相互协作方可保证整车符合法规要求。建立了汽车正面碰撞有限元模型，并对其进行验证。在建立的模型的基础上，使用HyperMesh和LS-DYNA软件进行联合正面碰撞仿真分析，综合评价了整车碰撞性能。针对正碰过程中出现的整车加速度偏高的问题，选取汽车前部的保险杠系统和前纵梁部件为分析对象，进行了相应的结构改进。结果表明：改进后的结构在保证了驾驶舱完整性的同时大大改善了整车加速度曲线，为后期约束系统的开发奠定了良好基础。

研究基于差厚技术的汽车吸能盒结构设计方案,提出了解决差厚板的厚度渐变特性和材料力学性能渐变特性的仿真建模方法,推导了综合考虑厚度分布、吸能盒重量、吸能量的多目标优化问题数学模型,基于多目标优化算法获得了差厚吸能盒结构最优设计参数,并实现了样件试制。试制的差厚吸能盒样件在准静态压溃过程中出现充分且对称的褶皱,且褶皱次序与厚度分布特征一致,变形模式稳定,在保持吸能水平提升的同时,与原冲压等厚吸能盒相比降重约7%。