现阶段城市道路隔离护栏防撞性能较差,往往在汽车碰撞道路中央隔离护栏的事故过程中会产生大量的护栏管件飞溅,护栏受损后形成飞溅的杆件结构容易撞击道路行人,另一方面会沉入车底对电动汽车底部电池包造成挤压侵彻伤害,因此汽车护栏碰撞事故不仅考虑到护栏损毁,对道路上的行人和汽车的二次伤害也是严重的。目前国内外对于城市道路隔离护栏受到汽车碰撞的研究较少,文章首先建立带焊点失效的高精度护栏有限元模型,在调研现场事故的基础上,制定了高速小角度和低速大角度两种碰撞方案。结果分析得出护栏受撞击时竖管与横杆焊接处容易发生失效断裂,断裂瞬间竖管以较高的速度飞出。文章进一步基于运动状态方程建立了simulink模型,将护栏杆件飞溅的初始速度带入模型,得出护栏杆件在三维空间中位移和速度情况,基于此分析杆件飞溅对行人可能的撞击位置以及碰撞速度,文章建立了头部碰撞模型,来探究头部可能的损伤情况。为研究散落的护栏杆件对车辆的二次损伤机理,文章基于电池包内部结构建立精细化FEM算法有限元模型,同时针对内部电池变形较大的情况采用适用于高速撞击大变形研究的SPH算法,并使用压缩破碎泡沫性质的Crushable Foam材料模型来构建锂离子电池单体有限元模型。将建立的FEM算法电池包结构有限元模型与SPH算法的电池单体有限元模型进行耦合进行护栏杆件冲击侵彻电池包底部的仿真计算。研究结果表明SPH算法可以合理的模拟出锂离子电池大变形情况。水平挤压力是箱体发生开口侵彻损伤模式的主要因素,在该损伤模式下内部电池变形和位移加剧,对电池包安全性产生较大威胁。最后采用拓扑优化,将边界条件设置为汽车碰撞时护栏受力情况,设置优化条件为护栏位移最小,优化目标为质量最小,经优化迭代过后,观察护栏材料分布主要集中于立柱和下横栏以及竖管焊接处。基于此,文章增加了钢板在护栏横梁和竖管之间,以及管边竖管的截面形状。优化后的护栏结构焊接失效的情况有所改善,护栏杆件飞溅减少,降低了护栏对行人和道路二次伤害的威胁。