随着汽车数量逐年增加且交通运输需求日益复杂,交通事故越来越多,尤其是侧面碰撞,不仅占有很大比重,且受伤率和死亡率极高。目前一般通过改变防撞杆的截面形状及材料来提高防撞性能,但由于其结构复杂,制作繁琐的原因,在加工时成本会提高许多,因此研究防撞杆的吸能构件,使汽车满足质量轻、吸能高、安全性能强的要求,具有重要意义。首先,建立汽车防撞杆吸能构件的动力学模型,由准静态下的压溃载荷及能量公式推导出吸能构件在动态下的压溃载荷及能量,为后续研究提供了理论基础。根据某轿车防撞杆的结构尺寸设计吸能构件的尺寸范围,保证在吸能构件的高度与防撞杆增加的总重量不变的情况下设计不同方案。其次,通过ABAQUS分析单因素静态情况下不同壁厚及直径对吸能构件吸能特性的影响趋势,并在万能试验机上做了与之对应的准静态压溃试验,通过变形形态、力-位移曲线吻合度及误差分析验证了有限元的可靠性。再次,将吸能构件放入防撞杆中做整体单因素动态有限元分析。运用控制变量法,初步预测单一因素填充百分比、不同吸能构件的壁厚、直径、根数对防撞杆吸能特性的影响趋势。为满足汽车低质性的设计要求,以单位质量吸收的能量比吸能为评价指标。得出当其他变量不变时,100%填充效果好,直径、壁厚、根数越大,防撞杆的吸能性越好的结论。最后,对不同方案的防撞杆吸能构件进行有限元分析,通过n-D比吸能响应面、n-t比吸能响应面、D-t比吸能响应面,研究不同直径、壁厚、防撞杆吸能构件的根数三种因素交互影响对防撞杆吸能特性的影响,进一步确定变量与响应变量的相关性,并与单因素情况进行对比。根据不同方案得到的数据拟合最优曲线,其中目标函数为比吸能,变量为直径、壁厚、吸能构件的根数,约束为新型防撞杆增加的总质量不变(所有吸能构件的总和不变)。通过约束曲面与响应面交汇形成响应曲线,得出当n=8、D=1.812cm、t=0.595cm时,比吸能值最大,为最优解,将其结构参数下的新型防撞杆与传统空心钢管防撞杆进行对比。从变形形态上看,优化后防撞杆的侵入量比传统防撞杆的侵入量小,且峰值载荷提高了41.55%、比吸能提高了50.79%、质量提高了17%、能量提高了80.27%。由此可见,优化后的防撞杆质量提高了17%,能量却提高了80.27%。质量增加的少,能量却吸收得很多。且增加的质量为161.06g,轿车的质量为1000Kg,为汽车重量的0.016%,不足以对汽车造成过大的影响。因此,该吸能构件在防撞吸能方面研究具有一定意义。