随着现代战争中装甲机动车辆的广泛使用,其战场生存能力以及乘员安全防护成为一个无法回避的重要问题。如何在不影响车辆其他机动性能的前提下,提高车辆的底部防护能力,提高车辆在战场上的生存几率是当前各国军方和专家学者所面临的共同挑战。因此,进行新型抗爆炸冲击材料和结构的研究与应用以及车身底部结构的优化设计具有十分重要的意义。本文在国内外现有车辆底部防护技术的基础上,以某型装甲机动车辆为研究对象,通过理论分析、试验研究和优化设计相结合的研究思路,引入具有较强防护性能的新型功能梯度结构,结合车身底部构型进行多目标优化设计,在保证不影响整车机动性和通过性的基础上提升整车的抗爆炸冲击性能。结合试验结果,采用不同有限元爆炸算法对无约束目标靶板进行爆炸仿真,分析对比不同算法的优缺点;分析研究功能梯度结构的力学性能,通过改变不同结构参数研究各参变量对抗爆炸冲击性能的影响,对比分析不同边界条件下功能梯度结构的吸能效果和抗变形能力;为了研究车体和车内乘员在爆炸冲击作用下的动态响应,利用基础试验和数值模拟相结合的方法,以车体结构响应和乘员小腿胫骨受力为研究对象进行数值仿真分析研究;结合多目标优化技术,以梯度结构的密度设置、厚度和角度参数,车底防护结构的厚度参数为设计变量,以结构比吸能最大、变形量最小、乘员伤害值最低为目标函数进行多目标优化设计,得出满足条件的最优设计参数,提升整车的抗爆炸冲击性能。通过本文的研究发现,功能梯度结构的抗冲击性能优于普通均质结构;与优化前相比,经过多目标优化设计后的结构参数更适用于提升整车的防护能力。因此,本文的研究方法与研究成果在提升整车防护能力方面具有一定的指导意义,可以为新型防护车辆的研制与开发提供技术准备,为现有车辆底部防护能力的提升提供理论参考。