车辆运行的安全问题一直是公众关注的焦点。当行驶中的车辆发生碰撞时，如果不能在瞬间将车体的动能耗散，必将造成重大的损失，因此在设计阶段对车体进行耐撞性分析及基于碰撞仿真结果对车体吸能结构进行优化设计既具有理论意义又具有应用价值。目前，车辆端部的设计理念主要有两类：车辆端部碰撞变形能量吸收区与车体结构完全集成在一起(A类)；由吸能元件构成的碰撞变形能量吸收区与防爬器板状结构集成在一起组成一个模块化部件，然后通过螺栓等机械联结组装到底架结构前端的(B类)。本文选择采用这两类设计方法的铝型材地铁头车车体为研究对象，主要进行了以下几方面的工作：首先，在研究碰撞仿真分析有限元模型的特点及车体的结构尺寸的基础上，利用大型建模软件I-DEAS分别建立了两类地铁头车车体的碰撞仿真模型，在建模过程中通过科学、合理地简化非大变形区域的结构和将模型中弹性变形区域简化为刚体等方法，来控制仿真模型的网格质量和最小单元的尺寸及缩小求解规模。其次，通过研究I-DEAS与ANSYS／LS-DYNA之间FEM模型接口数据结构，将两类地铁头车车体的碰撞仿真模型导入ANSYS/LS-DYNA中。对某公司研制的A类地铁头车车体进行耐撞性分析，根据仿真分析结果提出了改进设计的方案，改进后的结果表明：塑性大变形均仅发生在车体端部的非乘客区，同时，变形过程稳定，没产生失稳现象。最后，提出了一种将建模软件I—DEAS、碰撞软件ANSYS／LS-DYNA和多学科优化软件iSIGHT有机地结合在一起的优化设计方法，该方法是按照iSIGHT语义要求，在第一次成功碰撞仿真的ANSYS／LS-DYNA模型的批处理命令流中定义优化目标、设计变量及约束条件，然后采取一定优化方案来进行优化设计。应用该方法对B类地铁头车车体的吸能结构进行了优化设计，获得了车体端部合理的吸能结构。