近年来,随着汽车产业的发展,汽车保有量逐渐增加,汽车发生低速碰撞的概率也随之增大,在一些小的刮蹭事故中,塑料保险杠面罩是最容易出现损伤的部位。为此,需要保险杠面罩在低速碰撞中具有良好的刚度特性和吸能特性,以保证在事故中表面变形小而容易依靠自身的回弹特性来复原或易于维修。另一方面,为了降低整车质量、减少燃油消耗,希望保险杠面罩质量尽量小。同时,减少保险杠面罩质量可以节省材料,对于生产企业降低产品成本、提高产品竞争力具有重要意义。在刮蹭等低速碰撞事故中,后保险杠所占的比例较高,而且相比于前保险杠,后保险杠的结构较简单,更易于实现尺寸优化。因此,本论文将以某乘用车后保险杠面罩为研究对象,以保证其抗撞性能作为约束条件,对其各部分厚度进行尺寸优化。由于在保险杠低速碰撞过程中涉及动态载荷、材料非线性、接触非线性等问题,难以在碰撞状态下直接进行优化。为解决此问题,本文运用等效静态载荷法,将动态非线性优化问题转换成静态线性优化问题。本文首先针对等效静态载荷法展开研究,归纳出该方法的分析计算流程。为了验证计算流程的准确性,以弯曲薄板为例,运用Hypermesh里的LS-DYNA模块建立薄板碰撞有限元模型,并转换成.k文件,运用Hypermesh里的OptiStruct模块建立薄板刚度求解模型和静态线性优化模型,并转换成两个.fem文件。然后运用MATLAB调用LS-DYNA求解器和OptiStruct求解器求解上述模型文件,根据仿真结果计算等效静态载荷,并输入静态线性优化模型进行优化,循环此过程直到满足约束条件。最终优化结果验证了优化算法流程的可行性和正确性。在进行后保险杠面罩尺寸优化之前,首先依据国家标准《GB 17354-1998汽车前、后端保护装置》在Hypermesh的LS-DYNA模块中建立了后保险杠的低速碰撞仿真模型,进行保险杠正面低速碰撞仿真,并对仿真结果进行分析。然后依据上述国家标准拟定试验方案,进行后保险杠正面低速碰撞试验,并与仿真结果进行对比分析,主要包括碰撞过程中的面罩表面接触力和位移的时间历程,结果验证了后保险杠面罩低速碰撞模型的准确性。最后,在Hypermesh中建立后保险杠面罩的刚度求解模型和静态线性优化模型,结合保险杠低速碰撞模型和薄板优化算法流程,运用等效静态载荷法对面罩进行尺寸优化。其中,运用MATLAB编写优化算法,完成LS-DYNA求解器和OptiStruct求解器的自动调用求解、有限元模型文件的数据自动读取、计算与交流,实现了整个优化流程的集成自动化。优化结果表明,在保证后保险杠面罩抗撞性能的前提下,实现减重8.8%。