随着我国经济和汽车工业的蓬勃发展,汽车的保有量也逐年增多。与此同时,汽车所带来的负面影响也越来越突出,如环境污染、交通事故等。因此,节能、环保和安全已成为今后汽车工业发展的主要目标。蜂窝夹层结构复合材料具有质量轻、强度高、吸能性好等特点,应用在发动罩上对碰撞时降低行人头部伤害、实现车身轻量化具有重要的作用。本文建立了蜂窝铝和蜂窝夹层结构复合材料的有限元模型,通过准静态压缩试验和三点弯曲试验验证了所建立有限元模型的准确性。依据原车钢板发动机罩外形以及整体厚度,设计了蜂窝夹层结构发动机罩。根据Euro-NCAP法规建立了行人头部碰撞发动机罩的有限元模型,在发动机罩上面选取代表性测试点验证发动机罩的行人头部保护性能。对比分析了两种材质发动机罩的弯曲刚度、侧向弯曲刚度、扭转刚度、一阶模态、质量和行人头部保护性能,发现蜂窝夹层结构发动机罩在各项性能方面比钢板发动机罩均有提升。为了提升蜂窝夹层结构发动机罩的整体性能,在所设计的蜂窝夹层结构发动机罩基础上对其进行尺寸优化。以蜂窝夹层结构上、下面板以及中间蜂窝芯层厚度为设计变量,采用最优拉丁超立方试验设计方法对设计空间进行采样,根据样本点建立了响应面以及克里格近似模型并验证了近似模型的精度。以三个测试点碰撞时头部损伤HIC值和发动机罩质量为目标函数,发动机罩的弯曲刚度、侧向弯曲刚度、扭转刚度、一阶模态为约束函数,采用第二代非支配排序遗传算法对发动机罩进行多目标确定性优化。考虑到实际生产制造过程中蜂窝夹层结构发动机罩各层厚度的尺寸误差,在确定性优化的基础上对发动机罩再进行6Sigma多目标可靠性优化设计并验证了优化结果的准确性。结果表明,优化之后的蜂窝夹层结构发动机罩相比原车钢板发动机罩在行人头部保护性能和轻量化方面均得到大幅提升,说明蜂窝夹层结构复合材料在改善行人头部保护性能、促进整车轻量化方面具有广阔的应用前景。