汽车安全、节能、环保成为当代汽车工业发展的三大主题。一方面,随着近年来国家对电动汽车产业扶持力度的加大,电动汽车的产量和保有量增速不断加快;另一方面,进入21世纪以来,我国汽车交通事故数量呈现出快速增长的趋势。因此,电动汽车的车身耐撞性能研究成为汽车安全研究领域的一个热点。为了在电动汽车正面碰撞中有效的保护乘员安全和电池安全,如何高效高精度的设计出最优的车身碰撞力学传递结构,并指导电动汽车安全性设计,成为必须要解决的技术难题。电动汽车由于电池重量占比大,为了增加续航里程,整车重量的降低显得尤为重要,超轻量化车身设计成为电动汽车的关键技术,为此,我们开发了电动车超轻量化全铝车身结构。基于以上,本文提出了基于力学传递路径的电动汽车全铝车身正面碰撞优化设计方法。其主要工作内容和创新成果主要包括:1、提出了一种基于渐进空间拓扑优化技术的电动汽车车身力学传递路径规划方法。该方法利用等效静态载荷方法的基本思想,引入专家系统,同时以整车造型和总布置参数为输入条件,在考虑复杂的线性和非线性工况下,建立了电动汽车车身拓扑优化模型。系统地研究了电动汽车车身和电池包结构的力学传递路径生成方法,确定出了电动汽车车身的最佳材料分布,获得了合理高效的最优力学传递路径。最后通过对拓扑优化结果的工程诠释,得到了最优的电动汽车车身构架结构。2、提出了基于HCA方法的正面碰撞关键部件断面形状优化方法。剖析纯电动全铝车身的正面碰撞力学传递路径,针对前防撞横梁与前纵梁等吸能关键部件,建立基于正面碰撞工况的非线性动态拓扑优化数学模型,引入基于变密度法和HCA法的SIMP模型进行拓扑优化,用以应对动态载荷加载的高度非线性条件。上述结构的优化过程中,构建适用于该应用环境下的局部控制规则,用以修改拓扑优化过程中单元材料的密度。通过对工况及约束条件的精准处理,经过多轮迭代,获得了前防撞横梁和前纵梁的截面拓扑优化结果。通过电动汽车前防撞梁和前纵梁的截面拓扑优化的案例结果显示,该方法可以有效的提高电动汽车的碰撞安全性能。3、提出了电动汽车正面碰撞力学传递路径的截面参数优化设计方法。根据电动汽车车身拓扑优化的工程解读结果,建立基于隐式参数化技术的全参数化车身模型,同时提出了截面参数化设计方法。在截面参数化优化设计中,根据力学传递路径截面力分析结果建立截面设计变量及响应,利用拉丁方试验设计方法建立电动汽车正面碰撞各响应的kriging代理模型。通过多目标遗传算法对正面碰撞关键力学传递路径进行截面优化设计。优化后不仅实现了整车加速度峰值显著改善,而且关键部件质量显著降低。4、提出了基于Kriging代理模型的电动汽车多刚体约束系统与有限元车身联合优化设计方法。以车身关键部件零部件厚度为设计变量,以电池保护为约束和目标,构建满足要求的车身加速度曲线库。以曲线库内加速度曲线为离散设计变量、以乘员约束系统参数为连续设计变量建立联合参数化设计模型,进行乘员响应的最优化分析,获取了较优的乘员响应和电池保护结果。联合优化设计方法的结果和传统方法结果进行对比研究后发现,该方法可以获得更好的乘员保护响应结果和更佳的电池保护。通过本文的研究表明,将基于渐进空间拓扑优化技术和HCA非线性动态拓扑优化方法相结合,不仅可以有效地获得电动汽车车身骨架的最优碰撞力学传递路径,还能够对力学传递路径上的关键车身吸能结构进行断面形状优化;以拓扑优化结果的工程诠释为依据,建立全参数化电动汽车车身骨架模型,可实现对正面碰撞关键力学传递路径的截面尺寸、板料厚度的优化设计;采用基于Kriging代理模型的的电动汽车多刚体约束系统与有限元车身联合优化设计,在保护乘员的同时还可以很好的保护电池安全性的要求。本文的主要结论对于今后电动汽车车身的耐撞性设计优化有重要的参考价值。