研究表明,汽车薄壁方管前纵梁在防撞性方面吸能能力(SEA)和初始峰值力(PCF)这两个防撞性指标往往互为拮抗。相比于无内部加强的薄壁管,内部有加强结构的多胞防撞管往往在提升吸能能力上有较大优势,却伴随着初始峰值力的大幅度增加,从而影响了防撞性。基于增材制造技术,本文提出了三种新颖的内部加强薄壁方管结构,内部分别由三种不同类型的三周期极小曲面(TPMS)进行填充加强。相比于两种传统多胞方管,即斜对角加强、内多边形加强方管,在提升比吸能的同时有效控制了初始峰值力的增长。主要研究成果如下:(1)综合考虑建模、制造、优化等影响因素,本文选取了三种TPMS对方管进行内部加强。利用金属3D打印SLM技术,实现了试验样件及模型的制造,并进行压溃试验。匹配了三种TPMS加强管的仿真模型参数,为后续数值分析及优化奠定基础。(2)将三种TPMS加强管与两种传统多胞方管在相同质量的条件下进行防撞性比较。采用复杂比例评价方法,发现了在初始峰值力权重高于0.6时,三种TPMS加强管的防撞性优于传统加强管,且等值面参数为0时,P-TPMS加强管在全权重域内始终优于其他两种TPMS加强管。(3)建立了三种类型的TPMS加强管的几何等值面参数C、结构厚度t、TPMS种类和结构质量的关系。建立了SEA和PCF的四阶响应面模型,分析了C,t,TPMS类型与初始峰值力、比吸能的数据关系和规律。结果显示C仅影响三种TPMS加强管的SEA,而t对SEA,PCF都有不同程度的显著影响。最后,运用NLPQL优化方法对三种TPMS加强结构进行优化,证明TPMS加强管结构优化的可行性。本文提出的三种TPMS加强管在规定条件下具有比传统多胞管更好的防撞性,研究证实基于3D打印技术,利用复杂的TPMS作为方管内部加强的可行性与优越性。并且基于TPMS的几何可控性,提出了对三种TPMS采用多参数、多目标优化方法,具有可行性与实用性,可推广至不同参数范围的优化。