汽车穿越中央分隔带护栏驶向对向车道的事故常有发生,现有中央分隔带护栏表现出抗撞强度不足的现象。我国中央分隔带一般较窄,中央分隔带护栏变形过大易引发二次碰撞事故。为增强中央分隔带护栏抗撞强度,减小护栏变形量,提出一种新型中央分隔带组合式护栏。这种护栏由加筋混凝土结构和波形梁结构组成。然而,护栏初始设计结构安全性能存在不足,并且在设计过程中会受到不确定因素的影响。因此,需进一步对护栏结构进行优化。本文采用非线性有限元方法对车辆撞击新型组合式护栏的过程进行仿真分析。运用Hypermesh/LS-DYNA建立“车辆-新型组合式护栏”碰撞仿真模型,然后运用LS-DYNA进行碰撞仿真分析,对车辆的导向性能、缓冲性能和抗撞强度进行评价。通过对新型组合式护栏初始设计结构的耐撞性仿真分析发现,小型客车和中货客车发生车轮绊阻现象,且小型客车质心加速度超过20g,安全性能并不满足法规要求。针对护栏初始结构出现的不足,对护栏混凝土结构参数进行优化设计。首先利用二分法对两混凝土板间距进行优化,确定了两混凝土板的适合间距;然后利用正交试验设计方法对混凝土截面参数进行优化,确定了混凝土结构的最优参数。考虑不确定因素的影响,结合田口方法和灰色关联分析,建立基于信噪比和灰色关联度的稳健性多目标优化模型,然后利用所建立的模型对SBm级新型组合式护栏波形梁结构进行稳健性多目标优化设计。结果表明:车辆撞击优化后的护栏,大大降低了乘员加速度和护栏最大动态横向偏移量,提高了护栏的耐撞性;同时降低了目标响应的均值和标准差,提高了信噪比,新型组合式护栏结构的稳健性得到了改善。利用基于混合元胞自动机和变密度法的耐撞性拓扑优化方法对防撞垫进行拓扑优化,得出防撞垫吸能盒的拓扑构型;再将田口方法与满意度函数相结合,建立基于信噪比和满意度的稳健性多目标优化模型,对防撞垫吸能盒结构进行稳健性多目标优化设计,优化结果表明,经稳健性多目标优化设计后,防撞垫的耐撞性和稳健性均显著增强。