汽车安全性是汽车工业发展的永恒主题，自汽车问世起就备受关注。现今中国汽车工业持续高速发展，截止2014年末全国民用汽车保有量达到1.54亿辆，其中轿车8307万辆。越来越多的汽车带来了更多安全上的顾虑，中国近5年每年因交通事故死亡的人数都在6万人左右，国外对导致重伤和死亡的事故类型做了统计，其中正碰所占比例高达50%以上，因此提高轿车正碰安全性有着非常重要的意义。白车身作为汽车重要的组成部分之一，不仅要满足视觉上的美学需求，还应满足空气动力性、人机性能和NVH性能要求，更为主要的是要能起到抵抗撞击保护驾乘人员的作用。一直以来白车身都是汽车被动安全性研究的重点和热点。本文以某款轿车白车身为研究对象，将铝合金6061材料应用到前保险杠防撞梁和吸能盒上，针对白车身的前保险杠防撞梁、吸能盒、前纵梁前段进行拓扑、尺寸优化及多目标优化，来改善白车身正碰安全性，并对优化后白车身的正碰安全性进行分析和评价，检验优化结果的有效性。本文的研究内容和结果如下：1）建立白车身正碰有限元模型，按照国家碰撞标准《乘用车正面碰撞的乘员保护》GB11551-2003规定的速度50km/h进行了100%正面刚性壁碰撞仿真分析，并设计实施与仿真相同的白车身正碰台架试验，验证白车身正面碰撞有限元模型的可信性。2）对白车身前端结构，前保险杠防撞梁、吸能盒以及前纵梁前段进行拓扑和尺寸优化，根据优化结果设计新的前端结构，并构建前端结构正碰简化分析模型，以断面形状、尺寸和壁厚作为参数，以总能量增量和前端结构的压溃量为约束，以吸能比、冲击加速度峰值、刚性墙反力均方根值、吸能盒压溃量作为优化目标，用第二代非劣排序遗传算法（NSGA-II）对车身前端结构进行多目标优化设计，得到Pareto解集，从中确定出满足性能要求质量最轻的优化解。3）将优化后的前端结构连接到原白车身相应位置，仿真分析优化前后白车身正碰的变形模式、吸能比、左右侧B柱与门槛梁连接处纵向冲击加速度峰值、防火墙各测点处侵入量、刚性墙反力均方根值，来评价白车身的正碰安全性，并检验前端结构优化结果的有效性。结果表明，优化后的白车身在质量不增加的同时，正碰吸能比提高了1.55%，B柱与门槛梁连接处纵向冲击加速度峰值降低了19.77%，防火墙最大侵入量降低了32.84%，刚性墙反力均方根值降低了32.29%。白车身正面碰撞安全性得到了明显的改善。