当今汽车安全性问题已成为全球汽车界关注的重点。当汽车发生正面碰撞时，位于汽车压溃区的前部缓冲吸能结构承担着主要吸能部件的重要责任，车内乘员的损伤情况与汽车前部缓冲吸能结构的吸能特性有着十分紧密的联系。汽车前部缓冲吸能结构的材料特性与截面尺寸决定着汽车发生碰撞后的加速度变化以及驾驶舱的完整性。因而，研究设计一款材料性能优越且截面尺寸合理的缓冲吸能结构对汽车碰撞过程中的耐撞性能提高有着极为重要的意义。本文建立了目前车辆普遍使用的四边形吸能结构的有限元模型，通过台车碰撞试验对仿真模型进行了验证。选取具有代表性的不同金属材料和复合材料作为吸能材料，进行仿真研究，对比分析两种材料的吸能特点。根据分析结果，将金属材料和复合材料合二为一，提出多材料体吸能结构，并对其进行有限元仿真分析。基于区间不确定性理论，将有限元仿真、拉丁方试验设计、响应面法以及遗传算法相结合，对吸能结构的截面尺寸进行多目标优化设计，并通过仿真对优化结果进行了验证。在福特Explorer整车正面碰撞有限元模型的基础上，将多材料体与优化截面尺寸组合的吸能结构应用于整车前部吸能梁上，研究了优化后的吸能结构的吸能特性。论文研究表明，多材料体在金属材料与复合材料的相互作用下，表现出优异的吸能效果。多材料体与优化截面尺寸结合的吸能结构，有效提高了车辆碰撞的耐撞性，减少了碰撞事故对车内乘员造成的伤害。本文的研究成果具有一定的工程参考价值，为乘用车吸能结构的设计和改进提供了指导。