现代结构优化设计方法以结构动力学为基础,计算机辅助工程(CAE)为手段,采用虚拟样机技术,高效快速地完成产品结构设计工作。相比于传统设计的经验设计——样机实验——修改设计多次反复的过程,现代结构优化设计方法在保证产品结构可靠性、缩短开发周期、寻求结构的最优设计方案以及降低成本等方面具有十分重要的作用。　　 结构承受冲击载荷在工程领域十分普遍,其分析与优化涉及非线性特性受到研究者的关注而成为研究热点。　　 本文结合相关课题,依据结构优化设计方法与跌落冲击理论,以有限元分析软件为主要工具,对几类产品结构设计方法进行了创新研究工作,文中主要内容包括:　　 (1)针对客车侧翻碰撞问题,引入整车模型,依据相关法规,采用全壳单元,完成车身骨架侧翻仿真。根据仿真结果,对车身吸收碰撞冲击性能及安全性能进行评估,并对若干能够有效减小客车侧围立柱弯曲变形的措施进行讨论。采用仿真替代前期部分实车试验可大大减少客车设计过程耗时,对检验客车车身上部强度、优化车身骨架结构具有实际意义,为客车设计、生产与安全性能评价提供参考。　　 (2)结合32时大屏幕液晶显示器纸浆模衬垫结构设计课题,提出32时大平面液晶显示器纸浆模缓冲衬垫结构的设计方法。以脆值理论为依据,基于产品极限冲击力、单个凸台缓冲能力与缓冲凸台数量之间关系,充分考虑制造可行性,提出了一种新型的折叠嵌套式纸浆模缓冲衬垫结构。通过仿真分析对结构进行优化,并验证所设计的衬垫结构的缓冲性能。文中所述设计方法为大尺寸产品特别是同类大型平面显示器纸浆模衬垫设计提供参考。　　 (3)结合装载机防落物保护结构(FOPS)结构设计课题,提出了一种基于拓扑优化思想的FOPS设计方法。在冲击载荷条件下,依据SIMP理论,针对FOPS设计区域确定合适的设计变量、约束条件以及优化目标,通过迭代计算获取FOPS最优拓扑结构。经数值分析确认,所设计FOPS具备吸收规定冲击能量的变形能力,且完成缓冲过程后结构不侵入DLV所在区域,满足性能要求。这一设计方法可作为其他工程机械驾驶室防落物保护装置结构设计的参考依据。