目前,随着环境污染、能源危机等问题的日趋严重,汽车轻量化技术作为节能减排的重要手段,越来越受到汽车厂商和科研机构的重视。碳纤维增强复合材料因其具有的质轻、比强度高、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能,是实现汽车轻量化的理想材料。本文将碳纤维复合材料应用于发动机罩,研究其在正面高速碰撞条件下的铺层优化设计。主要研究内容与结论如下:(1)简化原钢制发动机罩的CAD模型。根据发动机罩的性能要求,选择纤维与基体材料,设计初始铺层。在HyperMesh软件中建立复合材料发动机罩有限元模型并划分网格。选取四种工况,比较原钢制发动机罩和复合材料发动机罩的基本力学性能和质量大小,说明了碳纤维复合材料替代钢在发动机罩上应用的可行性。(2)参照GB11551-2014建立碰撞系统,在LS-DYNA中进行发动机罩的正面高速碰撞有限元仿真。对比原钢制发动机罩和复合材料发动机罩吸能量的大小,结果表明,初始铺层的复合材料发动机罩的吸能量大于原钢制发动机罩,发动机罩的正面耐撞性得到了提高。(3)以发动机罩内外板各铺层角度为设计变量,以吸能量为评价指标,通过拉丁超立方方法进行试验设计,得到80组样本数据,在此基础上建立Kriging近似模型。选择铺层角度为设计变量,吸能量为优化目标,最大变形为约束条件,建立优化模型,利用遗传算法进行求解。结果表明,与初始铺层相比,发动机罩的耐撞性得到进一步改善。