本文提出利用相对刹车痕迹更易于保存的事故残留信息—车身关键点的三维变形来进行事故分析.通常事故再现软件中对汽车变形量的测量主要是测量车身外部轮廓的二维变形,但是由于汽车碰撞环境的复杂性,外部轮廓很有可能受到许多偶然因素的影响,而主要吸能部件如前纵梁、挡泥板等不直接和被碰撞对象相接触,因此其变形结果将具有更高的可靠性.对于不同事故类型,在主要吸能部件上分别选取关键点,通过优化目标函数 将关键点的测量结果和数值模拟结果相互关联,为了保证事故再现的可靠性,汽车碰撞速度和角度将在一个较大的范围内进行搜索,如果对自变量进行全因素组合试验,所需计算时间是不可接受的,因此本文采用均匀设计理论进行单次碰撞试验点的设计,同时使用响应面方法对此区域内的试验点进行二次多项式拟合.在小的自变量区域内,响应面模型将达到较高的精度,而在一个大的区域内,可能会出现较大的偏差,对此本文提出了适用于多任务并行计算的"变步长区域逼近法",进行多轮响应面拟合,在大的求解区域内,响应面模拟的目标在于缩小自变量变化区间,而在小的范围内,其目标为精确求解.对一起典型的交通事故,建立了整车及碰撞环境的有限元模型.并对该车数值模型进行了正面碰撞刚性墙的实车碰撞检验.根据CMVDR294的要求,对整车按规定速度进行正面碰撞刚性墙的数值模拟实验,随后进行了实车碰撞试验,试验结果及所反映出的问题,与数值模拟结果一致,验证了该模型的可靠性,从而为后续研究提供了有效的整车及乘员约束系统模型.对于正面碰撞仿真及随后的实车碰撞试验所反映出的汽车设计中存在的不足之处,从多角度提出改进设计方案,数值模拟结果表明,对发动机罩的结构改进设计可以有效解决铰链断裂问题,改善发动机罩的变形模式,显著提高其吸能能力.在结构设计改进的同时,本文还对高强度钢板以及拼焊板技术等新材料、新工艺在汽车碰撞领域的应用进行了探讨.