随着汽车保有量的不断增长,道路安全问题日益突出,如何降低行人在事故中所受的伤害已成为汽车安全技术发展的一大热点,各国保障行人的生命安全,陆续出台并完善了相关的法律法规以及与人体损伤相关的评价办法。在人-车碰撞过程中,发动机罩板是与行人头部发生直接接触的主要区域,极易造成较大损伤、甚至死亡。为此,需要围绕发动机罩进行深入研究来实现汽车行人头部保护性能的提升。同时,发动机罩还需要满足不同工况下的力学性能要求。因此,本文深入研究拓扑优化设计方法,提出运用静动态耦合的多目标拓扑优化方法进行发动机罩的优化设计,在降低行人头部伤害的同时,兼顾力学性能。为了更好地运用拓扑优化方法,实现优化设计目的,在了解双向渐进结构优化方法基本理论的基础上,根据研究对象的实际性能需求,分别针对静刚度问题,非线性吸能问题进行了较为系统的研究,明确了单元灵敏度的计算方法。另外,鉴于实车试验的诸多限制,利用公司提供的原始有限元模型,建立了用于碰撞检验的行人头部碰撞模型和用于拓扑优化有限元计算的行人头部碰撞简化模型。通过相关的研究分析,确定了多目标问题的处理策略,结合发动机罩的设计域选取以及工况分析,明确了拓扑优化模型的各个参数,建立了适用于发动机罩内板的静动态耦合多目标拓扑优化数学模型。根据数学模型,将对标验证合格的有限元模型提交运算,得到了发动机罩内板的新构型。经过仿真检验,优化后的发动机罩各区域的头部保护性能均得到了提升,HIC值最大降幅达31.69%,而且发动机罩的抗凹刚度和抗扭刚度分别为32N/mm、133Nm/deg,均满足刚度力学性能要求。