随着全国交通事故的增多,为了防止乘用车钻入商用车造成重大伤亡事故的频繁发生,参照欧洲制定的法规ECE R93,国家于2015年起对新生产的商用车强制要求装配前下部防护装置,并且需要其符合法规GB26511的要求。同时结合国家轻量化技术战略,响应世界节能减排的号召,开发出既满足碰撞性能,又满足轻量化需求的前下部防护装置成了现在各企业研究的重点之一。作者在研究生工作阶段于东风股份有限公司商品研发院实习,期间对“前下部防护装置轻量化”这一项目进行了研究。本文基于东风股份有限公司的商用车建立了前下部防护装置有限元模型,通过对几种钢材和复合材料的拉伸试验,得到了其准确的材料属性。对现生产前下防护装置进行了碰撞分析,发现碰撞性能不符合法规要求。在此基础上,以提高碰撞性能和轻量化为目标,对前下部防护装置进行材料和结构优化,通过改变其材料构成和结构布置,得到了一种新的前下部防护装置,通过碰撞分析结果表明,改进后的设计比原设计减重了46%,碰撞性能也优于原设计,达到了法规要求。对于改进后的前下防护装置基于碰撞分析采用Hyperstudy进行尺寸和形状优化。由于之前的设计已经符合了法规要求,以不改变其接触力的大小为约束条件,以质量最小为目标进行轻量化设计。通过比较两种不同的优化方法(自适应响应面法和全局响应面法)得到了较优的轻量化结果,优化后的前下防护装置相比于之前改良的结构减重了15.4%。本文的研究帮助某汽车公司开发出了优良的前下部防护装置,提高了产品的竞争力。同时由于GB26511是国家新颁布的法规要求,国内对其的研究还不算太多,本文对前下部防护装置的碰撞分析和优化过程给前下部防护装置的设计提供了思路和经验,对帮助其开发有理论和实际的意义。