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近年来,随着我国汽车保有量的不断增长,安全、环保和节能成为汽车工业关注的焦点。为了实现汽车的轻量化,同时提高汽车的碰撞安全性,高强度钢已成为汽车车身零部件选用的主材之一,是一种极具竞争力的轻量化材料。目前对高强钢薄壁结构的研究主要集中在结构优化方面,目的是为了提高结构的耐撞性和轻量化,而对结构的性价比分析相对较少。而开发具有高性价比的产品一直是企业追求的首要目标。泡沫铝材料由于其轻质和高效的吸能特性,已成为一种新型的汽车轻量化材料。金属薄壁结构与泡沫铝材料相结合的复合结构以其优越的耐撞性并兼顾轻量化而越来越被广泛地应用于汽车工业。因此,对泡沫填充薄壁结构的耐撞性优化设计已成为车身耐撞性研究的重要环节。针对以上问题,本论文以双帽型高强钢薄壁结构和泡沫铝填充双帽型高强钢薄壁结构为研究对象,主要开展了以下几方面的研究:（1）双帽型高强钢薄壁结构的耐撞性研究。首先对双帽型高强钢薄壁结构在轴向和三点弯曲冲击下开展了一系列落锤试验。试验结果表明,材料屈服强度对结构的耐撞性有显著的影响。其次,利用有限元模型进行参数分析,分别探究了三个因素（壁厚、材料等级和冲击速度）对高强钢双帽结构的耐撞性的影响。（2）双帽型高强钢薄壁结构的性价比分析。基于有限元分析结果,针对材料屈服强度、壁厚和冲击速度这三个设计变量,建立了性能指标和成本指标（SEA,Mb、SEA/Cost和Mb/Cost）的代理模型。通过对耐撞性和性价比的三维等值面和二维等值线的分析比较,提出了平衡结构的轻量化、耐撞性和制造成本的设计方法,对高强钢材料的工程应用具有指导意义。（3）泡沫填充双帽型高强钢薄壁结构的耐撞性分析。首先进行了泡沫填充结构有限元模型的创建与验证;然后对两种不同泡沫填充结构的耐撞性进行了参数分析。结果表明:管壁参数（上下帽厚度和上帽高度）和泡沫参数（泡沫填充长度和梯度泡沫密度指数）都会在各项耐撞性指标(SEA、Fip、Mb和CFE)和变形模式等方面对结构的耐撞性能产生一定的影响。（4）泡沫铝填充双帽型薄壁结构多目标优化设计。在参数分析的基础上,以管壁参数和泡沫参数为设计变量,对梯度泡沫填充结构和等质量域的均匀泡沫填充结构分别进行了多目标优化设计。优化结果显示,多种工况下梯度泡沫填充结构的耐撞性相比于均匀泡沫填充结构均得到了一定的提升,这对泡沫填充结构的工程设计具有指导意义。