由于人们生活水平的日益提升,对于汽车安全性能的要求也随着提高,因此需要对车辆安全进行更深入的研究。目前,国内外学者对于正面100%重叠碰撞和正面40%偏置碰撞工况下的车身耐撞性、乘员损伤特点、约束系统优化等都进行了深入的研究。虽然正面柱碰撞发生概率较低,但对乘员的损伤比较严重。然而国内学者对于正面柱碰撞工况下乘员约束系统的优化研究仍然很少,而且还缺少汽车正面柱碰撞试验的乘员损伤评价标准。因此,有必要对正面柱碰撞下乘员损伤特点以及约束系统的优化方法进行深入研究。本文对正面柱碰撞中车体的变形特点和乘员损伤特点进行研究,并对乘员约束系统优化设计方法进行探讨。具体的工作和内容如下:1、建立某轿车的正面100%重叠碰撞和正面40%偏置碰撞有限元模型以及驾驶员侧约束系统模型,并通过试验结果对有限元模型和乘员约束系统模型进行验证。2、以得到验证的整车碰撞有限元模型为基础,搭建正面柱碰撞有限元模型。依据正面柱碰撞有限元模型的仿真结果,对正面柱碰撞工况下车身变形情况以及加速度峰值出现较早且较大的原因进行分析,依据正面40%偏置碰撞工况下乘员损伤评价方法分析正面柱碰撞工况下的乘员损伤特点。3、本文依据加权损伤准则定义了一个适合本次研究目的的乘员综合损伤值并将乘员综合损伤值作为优化目标,选取安全带和安全气囊的六个设计参数作为设计变量。随后建立响应面、克里格和径向基函数代理模型,并对三种代理模型进行误差分析,根据每一个响应预测精度选择其最合理的代理模型。然后对乘员约束系统设计参数进行确定性和可靠性优化设计。最后,采用多体动力学仿真方法对可靠性优化结果进行验证。结果表明:正面柱碰撞工况下,乘员头部、胸部以及腿部损伤严重;头部和胸部的损伤与加速度峰值较大有关,腿部损伤严重的最主要原因是车体侵入量较大。相对于初始设计,确定性优化使乘员综合损伤值大幅降低,但头部伤害指数HIC₃₆的优化结果不满足可靠性要求;可靠性优化使头部伤害指数HIC₃₆的可靠性由91.4%上升到99.8%;可靠性优化结果既降低乘员的损伤又使约束响应指标都满足了可靠性要求。