汽车侧面碰撞是造成乘员伤亡的主要事故形态之一,汽车侧面碰撞安全是汽车被动安全性设计中重要研究课题。侧面碰撞试验分为侧面壁障碰撞试验和侧面柱碰撞试验。国内现有的侧面柱碰撞试验并非作为强制性要求法规,这使得设计者在车型设计阶段很少考虑柱碰撞下的耐撞性,但是由于现实的侧面柱碰撞事故中柱状物坚硬、碰撞速度高、碰撞接触面积小等原因,对乘员造成了更为严重的伤害,对车身侧围结构的抗柱撞设计提出了非常高的要求。基于此背景,本文对研究车型展开侧面柱碰撞研究,完善现有车身侧围结构的安全性设计方法。本文主要内容和成果如下:(1)对侧面柱碰撞中的乘员损伤理论、力学理论和车体刚度特性进行分析,为车体抗柱碰耐撞性改进设计提供方向和原则。研究结果表明,对侧围结构刚度进行合理设计,提高内部支撑结构的抵抗力、降低车身侧围侵入可有效降低假人损伤。(2)建立侧面壁障碰撞和侧面柱碰撞有限元模型,并进行有效性验证,对两种碰撞模式的整车动态响应、侧围结构件的能量吸收和变形、B柱侵入量和加速度进行对比分析,得出两种碰撞模式对乘员的伤害特点,研究表明侧面柱碰撞对车身破坏程度更大,对乘员保护提出更高的要求,尤其是头部和胸部。对研究车型进行安全性能评估时,建议同时进行两种侧面碰撞模式的考核。(3)设计准静态三点弯曲试验,选取加载力峰值,比吸能及平均加载力作为抗弯性评价指标,评估薄壁构件抵抗横向冲击载荷的能力,确定用双帽梁作为门槛梁简化结构。结合有限元仿真分析和弯曲变形理论,研究分析双帽梁的材料性能、截面长宽比、板厚及焊接边距等设计要素对抗弯性能的影响规律,根据研究结果对侧围薄壁结构件的设计提供一定指导建议。(4)对侧围关键结构件厚度进行多目标优化。统计侧围结构件的截面力和能量吸收,确定影响侧面柱碰撞的关键结构件,利用拉丁超立方试验进行抽样,基于Kriging近似模型,结合NSGA-II遗传算法对关键结构件厚度进行寻优求解。优化结果表明,在保证B柱良好的变形模式、侵入速度处于人体承受范围内和轻量化设计要求下,优化方案有效降低了B柱对应胸部最大侵入量,提高了侧围结构抗柱碰耐撞性能。