伴随汽车保有量的逐渐增多,交通事故呈现多发态势,人们越来越关注汽车的被动安全性。目前,汽车正在朝短前悬方向发展,且碰撞安全法规日益严苛,这些因素增加了汽车正面碰撞安全性的开发难度。为了快速响应市场需求,汽车开发周期也不断缩短,以往于详细设计阶段进行考虑的碰撞安全性不得不提前到概念设计阶段。但概念设计阶段缺乏详细模型,如何在考虑汽车正面碰撞安全性的同时,兼顾其他性能,得到最佳的车身结构设计方案,仍然是需要深入探讨的问题。本文以轻量化为目标,在兼顾车身静态弯曲、扭转刚度,以及模态特性的同时,着重研究了概念设计阶段车身正面碰撞安全性的设计方法。论文的主要内容如下:(1)考虑概念设计阶段正碰安全性,提出了正向车身设计流程。依据结构力学原理,建立了车身刚度链数学优化模型,将车身简化成由梁单元通过节点相连接的空间框架结构。通过标杆车仿真分析,加深了对碰撞过程的理解。(2)从乘员保护角度出发,推导了车体速度曲线,用于指导前舱结构强度设计。将正碰吸能最多的前纵梁分为压溃段和折弯段,针对纵梁轴向压弯进行了设计研究。(3)探索了铝合金材料在汽车轻量化中的应用,完成了防撞梁和吸能盒的拓扑优化与尺寸优化设计。建立前舱整体仿真模型,获取了碰撞时前纵梁和上边梁传递给车身的截面力。(4)采用等效静态载荷法将车身正面碰撞动态大变形工况简化成静态线性工况,结合静态弯曲、扭转工况,以及一阶模态频率约束,使用遗传算法求解刚度链车身数学模型,优化主要梁单元矩形截面参数。通过与标杆车对比验证了设计方法的可行性。本文的研究将车身正面碰撞安全性纳入了设计范围,使主断面优化结果更贴近实际情况,对概念设计阶段的车身开发具有一定的参考意义。