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为在纯电动汽车车身设计中满足针对电动汽车碰撞相容性需求及电动汽车小偏置碰撞安全性设计需求，以解决头部结构碰撞相容性与小偏置碰撞安全性难以兼顾的问题，本文应用基于混合元胞自动机的拓扑优化方法对车身头部结构进行多目标优化设计。 本文首先对课题研究背景及意义进行了详细介绍，并对国内外车辆碰撞相容性研究现状及车辆小偏置碰撞安全性的研究现状进行概括说明;继而明确了正面碰撞相容性的试验指标与评价指标，阐述了小偏置碰撞事故机理、避让概念与评价指标以及基于混合元胞自动机的车身拓扑优化目标、设计变量以及车身拓扑优化的方法与流程;接着以菜纯电动汽车为原型构建车辆模型，分别以碰撞相容性试验要求与小偏置碰撞实验要求建立各自试验所需的壁障有限元模型，进而整合建立了拓扑优化模型，对车身头部进行多区域多工况同时拓扑优化，确定合理的纯电动汽车头部拓扑形式;进而对所提取的拓扑构型进行避让分析，寻找避让关键梁，确定其合理的厚度分配，针对初始构型的欠缺提出了优化方案并分别以碰撞相容性工况与小偏置碰撞工况进行验证;最后利用正交试验设计方法对车身头部结构进行尺寸优化，结合多重评价指标建立多目标优化函数，确定了较优结构尺寸。优化尺寸下的验证结果显示上述优化设计获得了满足多目标要求下的合理的纯电动汽车头部结构。 本文研究得到了以下结论:(1)正面碰撞相容性的评价指标为力的平均高度AHOF和目标行载荷垂直负偏差VNT;(2)确定了小偏置碰撞安全性的评价指标及优化工况条件;(3)确定了纯电动汽车性能研究的优化目标、优化方法、优化条件;(4)得出了同时满足碰撞相容性与小偏置碰撞安全性要求的电动汽车头部结构，并通过了多目标优化设计，最终优化后的构型满足法规或指标验证要求。 本课题的研究意义在于不仅能为解决基于碰撞相容性与小偏置碰撞安全性要求的纯电动汽车车身结构概念设计问题提供了一种全新的思路，也为电动汽车的车身安全性设计提供了一种可行的途径与参考依据，且头部结构对今后新能源汽车车身结构的设计优化具有很强的借鉴与参考价值，易于推广应用。