车辆的被动安全已经成为汽车工业的关键问题之一,而如何提高车辆在碰撞事故中的抗撞性（Crashworthiness）又成为汽车被动安全性分析中的一个关键环节,金属薄壁构件作为最传统、最有效的缓冲吸能装置,在车身吸能体系中得到了最广泛的应用。现今,在有限元模型中大多是利用壳单元模拟,也就是所谓的详细模型。使用壳单元可以保证对实际模型的几何和物理设计特点进行更真实的模拟,因此适合对产品进行详细的设计及评估。尽管计算机技术在求解非线性问题中存在着优势,但对于大型结构、复杂的非线性大变形问题,如车辆的碰撞问题,在数值模拟上的投入往往非常巨大。因此,对于车辆的抗撞性优化设计问题,如何避免大规模的灵敏度计算,是提高设计效率的关键。在对碰撞这样复杂的动力学问题进行抗撞性优化设计时,响应面法是一种快速、高效的近似求解方法。利用响应面法来构造近似模型时,首先要确定近似函数的形式,然后,运用统计的试验设计方法在设计空间内选择足够多的设计点,最后,运用最小二乘原理得到近似模型来拟合选定设计点上的分析结果。在车身产品的概念设计阶段,用户希望使用较少的时间构建出一个简化的框架模型来尝试一些结构或性能的修改。用计算机对简化的有限元模型进行分析可以节省大量的计算机时间及资源。目前车身结构性能研究主要在详细设计及制造与完善产品阶段完成,而在概念设计阶段这种性能分析的工作完成得很少。但车身结构需要进行修改时,整个开发阶段需要重新设计,这将大大增加成本。因此,建立一个能够较好地描述抗撞性参数的车简化身框架模型是非常必要的。本文首先回顾了薄壁直梁的详细模型,及其在轴向变形情况下的压溃机理和非线性弹簧特性。接下来研究了薄壁直梁的旋转并对弯梁碰撞性能经典理论和应用进行了综述。在对薄壁直梁的旋转详细模型创建后,在简化模型中利用非线性弹簧来模拟详细的旋转特性。同时对详细模型及相应的简化模型进行计算机模拟分析,对比结果以验证简化模型的效率。在对薄壁直梁进行研究及分析后,又分别对槽型截面和六边形截面的薄壁梁进行了研究,并对两种薄壁梁分别构建了简化模型,依据推导出的弯曲特性来定义新的非线性弹簧单元,并将详细模型及简化模型用于碰撞分析中,对动态结果进行详细比较来验证依据之前推导出的弯曲特性构建的非线性弹簧单元的有效性及其抗弯强度。对曲梁、吸能盒的详细模型分别用不同截面形状的薄壁梁进行模拟,并构建简化模型来进行碰撞分析,据分析结果显示,这些由非线性弹簧单元连接的简化模型能较好的模拟原详细模型。通过这些模拟分析,可以证明这些不同截面的薄壁梁的简化模型可以在碰撞分析中帮助设计人员设计修改关键部位的参数以节省大量的时间和精力。因此这项工作丰富和完善了白车身的简化模型。此外,在得到代理模型后,首先根据给定的各设计变量的取值范围,通过均匀设计和中心复合型法,获得用于建立代理模型的试验点;然后根据这些试验点采用多项式响应面法建立了优化结构的近似模型;最后采用遗传算法和粒子群算法分别对代理模型的抗撞性进行优化。通过对比两种方法的优化结果可以看出:两种方法在不违反约束条件下,均使整体结构的吸能性有了一定程度的提高,并且最大碰撞力及整体质量都有所下降。