随着我国工业基础建设的完善和综合国力的不断增强,我国的汽车行业也得到了显著的发展。我国作为世界上最主要的汽车生产国和消费国,汽车的碰撞安全性问题受到了社会的广泛关注。因此,开展汽车的耐撞性优化设计,保障车内乘员及行人的安全,对降低交通事故死亡人数,提高我国汽车工业的综合竞争力尤为重要。随着对白车身轻量化水平以及耐撞性要求的提高,传统的等截面薄壁结构逐渐被具有复杂截面形状的变截面(Variable cross-sectional shape,VCS)薄壁结构取代。由于VCS车身结构存在设计变量多、制造工艺复杂等设计难题,且其碰撞吸能特性尚不完全清楚,难以快速高效地开展VCS车身结构的优化设计以及生产制造。因此,建立冲压约束下VCS车身结构的参数化模型,探究其碰撞吸能特性,开展冲压约束下VCS车身结构的可靠性优化设计尤为重要。本文的研究工作主要体现在:(1)以截面形状控制点坐标、缩放比例、厚度等作为设计变量,利用参数化建模方法构建了VCS车身结构的CAD/CAE一体化参数化模型;分析了VCS车身结构的可冲压成形和可装配的约束特点,在概念设计阶段充分考虑制造工艺约束,并获得满足制造约束的VCS车身结构的隐式参数化模型;制备了典型的VCS样件,结合动态落锤冲击试验,验证了VCS车身结构参数化模型的仿真精度,为后续研究奠定了基础。(2)提出了一种改进的约束域拉丁方抽样算法,较好地解决了约束域抽样的难题;通过不同案例的测试对比,表明该算法针对多变量、复杂约束的抽样问题具有较好通用性,为开展VCS车身结构的可靠性优化设计提供了算法基础;基于ICD-LHS算法开展了冲压约束下变截面梁模型的样本生成工作,获得了满足制造约束的变截面梁样本。(3)探究了缩放比例、宽高比、厚度、截面形状等对VCS车身结构变形模式以及碰撞吸能特性的影响,利用全局灵敏度分析的方法,获取了各个结构参数对VCS车身结构碰撞吸能特性的影响规律,得到了各结构参数的合理设计范围,对开展VCS车身结构的优化设计具有较好的指导意义。(4)基于VCS车身结构的碰撞吸能特性研究,确定了各结构参数的合理设计范围,利用ICD-LHS算法获取了满足稳定变形及可冲压约束的样本点,利用VCS车身结构的参数化模型快速计算了样本点的响应值,构建了高精度的kriging模型;以吸能量最大、质量最小为优化目标,利用基于kriging模型的可靠性优化设计方法,开展了VCS车身结构的可靠性优化设计,获得了具有较高可靠性的设计方案,显著提高了VCS车身结构的耐撞性能,兼顾了耐撞性与轻量化设计。