薄壁结构作为一种有效的吸能部件被广泛应用于汽车耐撞性设计,设计出轻质并具有高效吸能特性的薄壁结构对于保护乘员安全具有重要意义。本文围绕提高薄壁结构的耐撞性和能量吸收特性开展了一些研究工作。在研究薄壁结构吸能原理和变形模式的基础上,提出了三种性能优异的新型八边形薄壁结构,并从仿真、试验和理论方面对其吸能特性和耐撞性能进行了分析研究和优化设计。本文主要研究内容包括以下几个方面:(1)介绍了金属薄壁结构的主要变形模式,通过仿真分析探究了八边形多胞薄壁管的变形模式,根据组成单元方法,将八边形多胞薄壁管分成几个典型组成单元,并分别对其吸能原理进行了理论分析。(2)采用有限元软件ABAQUS研究了正八边形多胞薄壁管在准静态轴向压缩下的吸能特性,分析了不同截面形状和结构参数对吸能特性的影响。根据超折叠单元理论和组成单元方法,对八边形多胞薄壁管轴向压缩下的吸能特性进行了理论预测。依据吸能特性指标,运用非支配遗传算法对正八边形多胞管边对边(S2S)结构进行了优化。结果表明,正八边形多胞管的边对边布置形式的吸能效果优于角对角布置形式,其S2S结构吸能特性最优;理论预测和数值模拟结果具有良好的一致性;结构参数对其吸能特性影响明显,经优化后的S2S结构比吸能提高了 33.11%,最大压溃力降低了 3.78%,具有较好的吸能特性。(3)提出了一种八边形三明治薄壁结构,分析了冲击角度和结构参数对其耐撞性的影响,并运用多目标优化方法对八边形三明治薄壁管在多斜角冲击下的动态响应和能量吸收特性进行研究。结果表明,冲击角度和结构参数对薄壁管的耐撞性影响明显;薄壁管的最优参数配置在不同冲击角度下的结果都不相同;不同角度下的权重因子是影响薄壁管多斜角冲击下耐撞性优化的关键因素;为多斜角冲击下薄壁管的耐撞性优化设计提供参考。(4)为了提高客车正面碰撞的安全性,提出在客车前部添加吸能结构的构想,使吸能结构吸收较多的碰撞能量,达到降低驾驶员舱加速度和变形量的目的。设计了一种八边形组合式吸能结构用于客车前部吸能,通过台车试验研究了其在正面碰撞条件下的吸能效果。结果表明,吸能支撑装置具有足够的强度,可用于客车车身前端支撑吸能结构吸能;6063铝合金八边形组合式吸能结构能较好地吸收碰撞中的能量,有效降低了加速度初始峰值,可提高客车正碰安全性。