近年来,电动平衡车以其环境友好、快速便捷等优点成为人们短途出行的新选择。由于缺乏法规约束,电动平衡车的质量良莠不齐,且常因为在机动车道内随意变道、超车等行为导致交通事故频发,电动平衡车驾驶者也因此受到严重伤害。本文以此为背景,结合多体系统动力学和显式有限元方法构建汽车与附加防护结构电动平衡车碰撞的刚柔耦合模型,并通过多目标优化研究改进护具对电动平衡车驾驶者的保护。首先,建立汽车和电动平衡车的多体动力学碰撞模型,并选用直立混Ⅲ50百分比男性假人模型模拟电动平衡车驾驶者,通过调整假人模型的初始位置及角度,采用预模拟法将其与电动平衡车相配合。同时,采用三维建模软件UG建立防护结构实体模型,并经由有限元前处理软件Hypermesh生成防护结构有限元模型,将其调至合适位置并与多体模型相关联,最终生成汽车—电动平衡车多体动力学碰撞刚柔耦合模型。其次,基于上述汽车—电动平衡车碰撞模型,在相同碰撞车速、碰撞角度等仿真条件下,对比碰撞过程中有/无防护结构对电动平衡车驾驶者受伤程度的影响,以驾驶者头部质心合成加速度为评价指标,验证了防护结构对电动平衡车驾驶者的保护作用。再次,考虑到实际碰撞事故受多因素共同影响,基于汽车与附加防护结构的电动平衡车多体碰撞刚柔耦合模型,分别研究不同碰撞速度、碰撞角度、碰撞位置工况下电动平衡车及其驾驶者的动力学响应,对比了各工况下的碰撞位置、平衡车头部质心加速度峰值及其出现时间等机理,并根据电动平衡车驾驶者头部质心合成加速度及损伤指标HIC₁₅值预测了驾驶者受伤程度。最后,以验证后的防护结构模型为基础,以防护围板的纵向安装位置为设计变量,以驾驶者头部质心合成加速度和胸腔合成加速度为目标函数,对防护结构进行多目标优化设计。结合多体动力学仿真技术和多目标优化方法进行试验设计,求解不同工况下的平衡车驾驶者头部质心加速度及胸腔加速度峰值等仿真结果,以此建立响应面模型并验证其精度。在此基础上,进行参数灵敏度分析,研究单一变量及双变量共同作用对于目标函数的影响。据此建立上述多目标优化问题的数学模型,采用遗传算法求解而得到最优解集Pareto前沿。