在车辆的低速碰撞过程中,汽车吸能盒通过自身的溃缩变形吸收碰撞所产生的能量,并将碰撞力传递到车辆的前纵梁上,在保护汽车纵梁,车身结构完整,驾乘人员安全等方面起着重要作用。目前在汽车吸能盒外形结构的设计研究上主要以规整几何柱形为主,吸能效率略低、碰撞力峰值较大、质量较大,因而在吸能效果和结构轻量化上仍有改进空间。本课题通过对蛋形结构吸能盒进行有限元仿真模拟,达到对吸能盒结构优化及轻量化的目的,并对其成形工艺进行研究,试制出样件。本课题基于仿生学理念对蛋形结构的纬向轮廓圆度,母线径向相似度以及蛋形系数分布规律进行分析,并建立蛋形结构的体积方程,表面积方程及蛋形系数方程,从理论上论证了蛋形结构在吸能盒结构设计方面的应用可行性。通过有限元模拟仿真分析,对比得出在相同条件下蛋形吸能盒吸能效果最佳,其次为圆柱体吸能盒,最后为六棱柱体吸能盒,蛋形吸能盒较六棱柱体吸能盒吸能效果提升近37.5%,受力变形更为规整。由此进一步确定了蛋形结构设计在提高吸能盒耐撞性和吸能性上的可行性。以此为基础,对蛋形结构吸能盒模型进行概念设计,主要基于UG建模和Abaqus非线性显式动力学分析模块,利用有限元模拟仿真出在满足碰撞法规工况下的概念模型变形动态结果,并得到其相应的碰撞力曲线图以及吸能曲线,模拟实验得出碰撞力峰值为21620N,小于纵梁的屈服应力,确保了汽车纵梁不会发生塑性变形。概念模型的有限元分析结果表明:诱导槽能引导碰撞形变,降低碰撞力峰值;蛋形结构在碰撞过程中变形稳定;增设表面结构孔设计能在实现轻量化的同时不改变原有结构的碰撞稳定性。基于正交实验方法对吸能盒的诱导槽排布设计、表面轻量化结构孔设计、壁厚的选取这三个结构指标参数设计实验方案,得出三因素三水平的正交实验表。通过有限元模拟分析,得到各因素对吸能盒吸能效果的影响趋势:随着壁厚的增加、诱导槽数量的增加以及表面结构孔数量的增加,比吸能成下降趋势;平均碰撞力与壁厚和表面结构孔的数量呈正比,与诱导槽数量成反比;其中壁厚对比吸能和平均碰撞力影响最为明显,壁厚每增加1mm,比吸能下降近50%,平均碰撞力提高近1倍。综合正交实验结果分析后可得出壁厚为1mm,诱导槽个数为3个且均布排列,开孔上下端延圆周水平均匀开孔4个,半径为4mm,中间部分延圆周水平均匀开孔8个,半径为1.5mm为最优结构。通过Abaqus软件对最优结构的吸能盒壳体进行模态仿真分析,获取了约束模态壳体1-4阶固有频率和模态振型,从而得到壳体结构的动态特性。通过分析比较四种常见3D打印方式以及激光拼焊技术、液压成形技术、热成形技术、铸造技术、机加工技术,归纳出各方案的可行性及优缺点,结合蛋形吸能盒结构和材料的特殊性,选择SLM技术实现蛋形吸能盒原型的制造。利用RENISHAW AM250制造出蛋形吸能盒样件成品,通过实际生产验证蛋形汽车吸能盒结构的合理性,该成形工艺的可靠性。