我国的汽车保有量一直呈现不断上升的趋势,但是中国目前人口众多,道路交通资源相对于庞大的人口而言表现出不足的态势,恶劣的道路交通状况增加了行人-车辆碰撞事故的发生频率。一般情况下,当行人与汽车发生碰撞时,往往是行人下肢与汽车前端结构先发生碰撞接触,所以行人下肢是碰撞交通事故中受伤风险较高的部位,而汽车前端结构是影响行人下肢保护性能的主要因素。本文运用有限元仿真分析了某款车型的行人下肢保护性能,采用泡沫吸能结构和蜂窝铝结构对汽车前端结构进行优化设计,从而使该车具有良好的行人下肢保护性能。论文首先在前处理软件Hypermesh中建立了整车简化模型与刚性腿的有限元碰撞模型,运用LS DYNA软件进行求解计算。通过分析检查模型总能量变化曲线和质量缩放曲线,验证了有限元模型的准确性,根据GTR9法规,对Y₀和Y₃₉₀碰撞位置处的行人腿部伤害值仿真结果进行与法规阈值的对比发现该车行人腿部保护性能较差,Y₀处胫骨加速度超标,Y₃₉₀处胫骨加速度和膝部弯曲角超标。引入泡沫缓冲吸能结构,对矩形、C形以及梯孔形3种不同截面的EPP泡沫吸能结构进行了仿真计算,选取了一种对行人腿部保护效果最好的截面。在此截面基础上,又选取3种常见泡沫密度对该车行人腿部保护性能进行仿真分析。结果发现,优选后的泡沫吸能结构改善了行人腿部保护性能,但在Y₃₉₀碰撞点处胫骨加速度以及膝部弯曲角还是超过了法规安全阈值,需要引入吸能效率更高的缓冲结构来改善该车的行人下肢保护性能。论文最后根据该车前端吸能空间的大小设计了6种不同边长的蜂窝铝结构,然后赋予每种蜂窝结构5种不同的厚度,组成30组全因子仿真实验,通过分析30组模型在Y₀碰撞点处所对应的行人腿部伤害值情况,确定了边长为14mm的蜂窝铝结构对行人腿部保护效果最好。以行人腿部综合伤害指标MSE最小为优化目标,以蜂窝结构前盖板和蜂窝芯的厚度为变量,构建了响应面拟合模型,进行了基于近似模型的优化仿真,并与软件集成直接优化进行了对比。优化后的汽车前端结构在Y₃₉₀处的胫骨加速度峰值、膝部弯曲角峰值和膝部剪切位移峰值下降明显,三项行人腿部伤害指标都低于法规安全阈值要求,MSE从1.794下降到0.348;Y₀处的三项行人腿部伤害指标也都低于法规安全阈值要求,MSE从0.518下降到0.326,优化效果明显。结果表明蜂窝铝吸能结构能较好地改善该车前端结构的行人下肢保护性能。