毕 政，周云波，吴 凯，李明星，孙晓旺

（南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094）

在现代战争中军用车辆面临的主要威胁是来自地雷和简易爆炸装置(improvised explosive device,IED)的爆炸冲击[1]，战术车辆在没有采取任何防护措施的情况下，若地雷或者IED 在其底部发生爆炸，在强烈的冲击波作用下，车辆底板会发生一个明显的向乘员舱侵入的弹塑性变形，严重时可能导致舱室穿透[2]。尤其是位于炸点正上方或附近的乘员，车辆地板的变形不但会挤压乘员的生存空间，还会造成严重的震荡伤害[3]。因此，提升车辆底部的抗爆炸冲击能力是保护车辆及乘员的重要途径[4]，目前多层结构作为一种防护结构已经广泛应用到车辆防护中[5]，带有吸能结构的防护组件优化设计已成为了国内外对车辆底部防护研究的重点[6-7]。

目前车辆底部防护组件往往是在工程经验上设计开发的，防护组件中部件的布置形式及结构尺寸参数都需要不断计算尝试来得到最终的设计。随着拓扑优化技术在工程领域的普遍应用，拓扑优化可以在设计域内找到最佳的材料分布形式，从而指导设计[8]。车辆底部在受到爆炸冲击时是一个强非线性的动力学问题，针对动态加载的拓扑优化问题，国内外学者进行了大量研究。在不同的拓扑优化算法中，混合自动元胞机(hybrid cellular automation，HCA)方法已被证明在涉及大的塑性变形问题上是有效且可靠的。在车辆安全领域，国内外学者应用HCA 算法对结构进行拓扑优化设计以提升耐撞性能[9-11]；……