随着社会的发展进步,汽车的人均保有量日渐提高。人们对汽车的安全、节能与环保等方面提出了更高的要求,其中保证并提高汽车的安全性是需要首先考虑的问题。汽车前碰是常见的事故形式,提高汽车前碰的耐撞性和安全性是被动安全研究的重要内容。现在的研究大多只针对同一工况进行,在提高各个角度汽车前碰的耐撞性要求上有明显的局限性。同时,在优化设计过程中最常使用的近似模型技术中,传统的方法在应对强非线性问题时显示出明显的拟合精度不足的问题。针对以上问题,本文结合C-NCAP中两种正面碰撞工况,通过试验设计方法、改进的似模型技术、多目标优化方法和可靠性优化理论对汽车前端结构进行优化设计。针对优化问题,本文首先建立某款轿车正面100%重叠刚性壁障碰撞和正面40%重叠可变形壁障碰撞两种汽车前碰的有限元仿真模型,并对其进行实车试验对比验证。结果表明:有限元仿真结果与实车试验结果有较高的一致性。为了满足优化设计对近似模型精度的要求,本文应用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)模型中的参数和核函数参数进行寻优,从而构造了比传统方法预测精度高的近似模型。以高精度近似模型为基础,针对汽车前碰的两个工况进行确定性优化,并进行确定性优化解的可靠度评估。针对由于设计变量变动导致约束响应可靠度不足的问题,本文在确定性优化设计的基础上进行可靠性优化设计。优化结果表明,与确定性优化结果相比,可靠性优化设计结果各个响应的可靠度均提升到99%以上。与初始设计相比,经过可靠性优化设计,汽车在两个碰撞工况下的总吸能、峰值加速度、防火墙最大侵入量等均得到了改善,质量得到了降低。同时,近似模型预测值与仿真值最大相对误差仅为1.64%,验证了本文所述近似模型的精确性。总之,经过本文的优化设计流程,汽车的耐撞性和轻量化水平均得到了提高。