在汽车工业高度发达的今天,安全性已成为人们购买汽车时考虑的重要因素。汽车前纵梁是正面碰撞时的主要吸能部件,其吸能特性对整车前碰撞安全性有着重要影响。汽车正面碰撞时,前纵梁由于长度太短不能在有限的变形范围内吸收足够的能量,将会导致发动机及其附件侵入乘员舱,增加乘员的损伤风险；同时,太大的刚度会导致前纵梁在碰撞时弯曲变形,不能很好地吸收整车动能,从而造成乘员舱加速度较大和变形过大,不利于乘员保护。本文介绍了一种基于反推设计的纵梁逐级吸能方法,即在纵梁内不同位置设置加强板,逐级参与碰撞吸能,使碰撞加速度曲线达到较理想的要求。根据该设计方法,设计了截面形状为四边形和八边形的逐级吸能梁结构,建立了其有限元模型,并利用台车实验验证了四边形和八边形的逐级吸能梁有限元模型的有效性。结合试验设计方法和响应面方法,对四边形和八边形的逐级吸能梁耐撞性进行了优化设计。首先,筛选了四边形逐级吸能梁结构中对耐撞性影响较大的因子,结合拉丁方试验设计和响应面方法建立了该逐级吸能梁的耐撞性方程,并利用数值优化算法对耐撞性方程进行了优化分析,找出了一组最优的设计组合。其次,通过均匀试验设计方法,建立了八边形逐级吸能结构耐撞性方程,并对其进行了多目标优化,得到了一系列较优的设计组合。通过八边形逐级吸能梁准静态试验和台车碰撞试验,研究了八边形逐级吸能梁准静态和动态承载能力。将最优八边形逐级吸能梁设计方案用于车架和整车安全性改进,前碰撞试验结果表明八边形逐级吸能梁结构变形模式平稳,不会产生较大的波动,有利于乘员保护。论文研究表明,四边形逐级吸能梁、八边形逐级吸能梁都具有较好的耐撞性,通过优化设计可以获得较优的设计方案,本文研究结果为汽车纵梁的耐撞性设计和改进提供了指导。