概念设计阶段是现代汽车开发设计中车身结构性能保证的重要阶段，如果在此阶段留下设计缺陷，在后续工作中往往很难弥补，需要付出高额的代价。以我国微型客车正面碰撞安全性能为例，在国家1999年10月28日发布CMVDR294《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》时，国内几乎所有的微型客车都达不到法规要求。这是由于此类车在概念设计阶段就忽视了其正面碰撞安全性能的控制。我国汽车被动安全性研究起步较晚，目前被动安全性研究一般局限于整车性能的仿真分析，对新产品的开发意义不大。尤其是在汽车概念设计阶段，针对被动安全性设计的研究几乎是空白。而国外各大汽车公司已经成功地将CAE技术运用于车身结构设计的各个阶段，保证了车身结构的各项主要性能指标，大大缩短了产品开发的周期，提高了产品质量，节约了成本。针对我国微型客车正面碰撞性差的现状，为提高我国汽车被动安全性设计水平，同时依托国家自然科学基金GM中国科学研究基金项目“微型客车碰撞动力学仿真及被动安全性对策研究”，本文选取微型客车为研究对象，利用CAE技术，建立了面向微型客车车身结构正面抗撞性设计的参数化模型。本文研究了建立参数化模型的关键技术与建模流程，对参数化模型在概念设计中的应用也给出了具体的阐述。本文研究的主要内容归纳为以下几个方面： <WP=62>针对参数化模型的特征与微型客车正面抗撞性研究的需要，提出了参数化模型建立的基本准则：参数化模型主要针对所研究问题的本质特性。即本文所建参数化模型应能有效地反映出整车的正面碰撞特性，整车的其它性能可以不必在模型中反映出来。参数化模型应围绕主要影响因素来建立。即本文研究中前纵梁与乘员舱刚度为影响整车正面抗撞性的主要因素，所以参数化模型建立应以此为重点，略去次要因素，模型建立力求简单，便于减少计算时间。模型中参数的描述方式应准确明了。便于在概念设计阶段进行修改和操作，从而快速、有效地评估各种设计方案的优劣，并且提出保证安全性能的指标要求，有利于在详细设计阶段进行目标分解与保证。研究影响微型客车车身结构抗撞性的主要因素选取国内某微型客车作为研究对象，从车身结构抗撞性研究入手，结合实车碰撞试验与虚拟试验，基于车身结构的变形吸能特性和乘员舱纵向刚度提供两个方面对微型客车车身构件进行研究和筛选，确定影响微型客车正面碰撞安全性的主要构件是前纵梁、前门、前地板，其中前纵梁的贡献最大。参数化模型建立的关键技术——车身结构刚度特性参数的提取刚度特性是概念设计阶段针对抗撞性的的主要设计参数，本文根据实车及虚拟试验中主要构件的失稳变形模式，提出了子结构有限元分析的方法，来提取轴向压溃刚度特性曲线和弯曲刚度特性曲线，得到了构件的压溃刚度特性的参数（、、、）及构件弯曲刚度特性的参数（，），解决了建模中结构抽象简化后刚度特性不易获取的难点，同时刚度特性获取的逆过程也即为概念设计阶段利用参数化模型指导设计的过程。面向微型客车车身结构正面抗撞性设计的参数化模型的建立及验证在建模分析与刚度参数提取的基础上，利用CAE技术，在PAM－CRASH软件中建立了面向微型客车车身结构正面抗撞性设计的参数化模型，并从车身变形形态、刚性墙反力和车身结构吸能三方面对其有效性进行了验证，结果表明参数化模型具有整车碰撞的性能，能够较好地反映正面碰撞中车体主要部位地变形及吸能特性。微型客车参数化模型研究 <WP=63>利用本文所建的针对正面抗撞性的参数化模型，分析了底部吸能结构和前纵梁的主要刚度参数（、、、）的变化对乘员舱变形、车体减速度和底部吸能特性的影响趋势，阐明了如何在概念设计阶段，运用参数化模型控制底部吸能结构与前纵梁的刚度参数的匹配，来控制和保证整车正面抗撞性能。建立了人——车系统模型，可以作为后续研究车体结构与乘员约束系统耦合关系的基础模型，为进一步研究在新产品设计初期就建立对车身结构、乘员约束系统之间匹配的关系，最终达到降低正面碰撞中乘员伤害的目的。本文研究的意义在于运用基于正面抗撞性的参数化模型，在新产品的概念设计阶段提出主要结构的刚度特性参数及其匹配关系，利用参数化模型可以正确、快捷的评估设计方案，同时对进一步详细设计阶段提出安全性能指标的要求，达到在设计阶段就能有效的控制整车抗撞性能的目的。同时本文提出的有限元子结构方法对于其它参数化模型建立中构件刚度提取有一定的参考价值。