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21世纪的汽车行业需要节能减排,有效的措施之一是减轻汽车自身质量,世界铝业协会指出,汽车质量每减小10%,可降低6%～8%的油耗。在汽车工业中,为了减轻汽车质量,减少油耗和环境污染,纤维增强树脂基复合材料越来越受到关注。树脂基复合材料具有轻质高强、可设计性强、耐冲击、耐腐蚀等优点,因此开始应用于制造卡车、客车、轿车的外覆盖件和结构件。但是关于新材料结构件的机械性能和安全性能研究还比较缺乏。汽车结构件中,刚度太小容易发生震动,刚度太大在交通事故中容易引起行人的伤亡。因此研究新材料引擎盖刚度,探索影响刚度变化因素的意义重大。研究中使用ABAQUS有限元分析软件计算了碳纤维复合材料引擎盖模型在弯曲、侧向弯曲、扭转三种工况下的刚度值。利用模型分析了铺层方式对引擎盖刚度的影响,发现[士45°]铺层能得到较高的刚度值。将正交实验设计和有限元分析相结合,分析了复合材料单层板四个工程常数E1、E2、v12、G12对引擎盖刚度的影响。研究表明,面内剪切模量G12是影响引擎盖刚度的主要因素,泊松比v12对引擎盖刚度的影响没有显著规律。汽车与行人的碰撞过程中,行人先和汽车发生碰撞,然后和地面发生碰撞,大部分损害是行人与汽车的相互作用造成的。行人的头部和下肢损伤几率最大,头部的严重损伤往往是造成死亡的主要原因。研究中利用ABAQUS的Explicit模块建立了行人头部碰撞碳纤维夹芯复合材料的有限元模型,并使用DIAdem工程分析软件计算了头部损伤指标HIC值。利用钢球碰撞试验验证了模型的有效性。对比无夹芯泡沫和有夹芯泡沫层合板对行人头部保护的效果;分析了碳纤维复合材料层数,硬质泡沫厚度,蒙皮的铺层方式对HIC值和头部最大侵入量的影响。研究表明,加入硬质泡沫可以大量减少碳纤维复材使用量,当碳纤维复材层数减少一定数量后不会增加引擎盖的HIC值和最大侵入量;通过研究获得了优化的硬质泡沫厚度;各向同性明显的铺层方式有利于减小HIC值。本研究对探索碳纤维引擎盖刚度变化规律,和新材料引擎盖对行人头部保护效果有较大的意义,对优化复合材料引擎盖的结构类型及其材料选择有一定的工程应用价值。