随着汽车持有量的不断增加和各种交通事故的频繁发生，提高汽车的被动安全性就有着举足轻重的作用。而碰撞事故是导致道路交通事故最主要的形态，如何提高汽车在碰撞事故中的耐撞性是汽车安全性研究至关重要的环节，而车身结构的耐撞性能主要取决于吸能装置的能量吸收性能。由于金属薄壁构件的高吸能性而广泛的应用于车身吸能装置中。本文基于非线性有限元数值求解技术就不同截面形状的金属薄壁构件在高速冲击下的耐撞性进行了研究，同时在薄壁构件上设置不同形式的诱导结构以提高其耐撞性能，并结合响应面近似理论和结构优化算法对诱导结构进行耐撞性优化设计。主要工作包括：本文首先综述了国内外汽车碰撞问题的研究现状及车身结构部件中薄壁构件的吸能特性以及耐撞性优化等问题的研究热点。讨论了以薄壁圆管和方管为代表的薄壁构件吸能原理和变形特点，介绍了研究薄壁构件耐撞性能常用的方法理论和对耐撞性能进行评价的通用指标，总结分析了作为薄壁构件材料高强度钢的性能。在此基础上，应用非线性有限元软件Ls-dyna研究了常用截面形状薄壁直梁构件在轴向高速冲击下的耐撞性能及变化规律。进而，将常用截面形状拓展到变截面薄壁构件，通过模拟仿真变化不同冲击倾角，探索其对耐撞性的影响，使得研究结果更具有广泛性。圆形截面薄壁构件是最常见的传统吸能元件。在现有研究的基础上，本文在圆截面薄壁构件上设置了均匀分布的圆弧形诱导凹槽、凸槽的变形原则，分析其在轴向高速冲击下对碰撞性能的影响。并阐述了耐撞性优化设计所需要的试验设计抽取样本点的方法和响应面近似理论，概述了基于多目标优化的理想点方法理论和遗传算法基本原理及求解流程。同时基于非线性有限元软件Ls-dyna得到不同几何构形薄壁构件的碰撞响应，通过引入诱导槽数量和半径为设计参数变量，以结构的比吸能和碰撞力效率为优化目标指标，并采用响应面法构造优化目标的近似函数，建立了多目标薄壁构件优化任务，对诱导凹槽、凸槽结构进行多目标耐撞性优化设计，得出了均匀分布诱导槽数量和半径对这两种圆弧形诱导槽结构碰撞性能的影响规律。同时还将所研究的凹槽和凸槽两种诱导结构分布方式扩展到非均均分布形式。据此，设计提出了一种新的诱导结构，即诱导凹、凸槽交替设置于薄壁构件上，研究诱导槽半径、开设位置及槽与槽间的距离对耐撞性能的影响，并对评价指标进行多目标耐撞性优化设计。本研究为汽车实际吸能元件设计提供了重要的技术参考，采用非线性有限元数值求解技术来求解接触—碰撞的非线性问题，并结合响应面法得到目标指标的近似函数，同时应用结构优化算法进行多目标耐撞性优化设计，可以满足精度要求提高计算效率。本文的研究结果会对承载吸能元件模型设计与耐撞性的分析具有优化设计理论借鉴和工程应用的参考价值。