随着交通事故频发,政府制定的汽车安全性法规日趋严格,汽车碰撞安全已成为社会的热点关注问题。其中,耐撞性是评价汽车碰撞安全的重要指标。S形前纵梁作为一种典型的吸能梁结构,发生正面碰撞时,能吸收大部分碰撞能量,其变形形式直接影响汽车正面安全性能。因此,对S形前纵梁进行耐撞性优化设计,可以进一步提高汽车的碰撞安全性。S形前纵梁在碰撞过程中,受到轴向压力和弯矩的共同作用,变形形式复杂。同时,由于车身结构的复杂性,前纵梁多为变截面形式。为提高前纵梁的耐撞性能,本文以S形前纵梁为研究对象,通过分析S形前纵梁的压溃变形机理,对其进行变截面变厚度研究,获取一种变厚度梯度的新型五胞变截面S形前纵梁结构,实现S形前纵梁的耐撞性优化设计。本文的研究工作主要体现在:（1）设计一种组合变截面S形前纵梁结构,使其吸能特性与车辆正面碰撞理想变形特性保持一致,以满足不同碰撞速度条件下前纵梁的变形要求。并根据矩形等截面S形薄壁梁和矩形变截面S形薄壁梁轴向压溃理论预测模型,推导该组合变截面S形前纵梁轴向压溃理论预测模型。（2）建立组合变截面S形前纵梁有限元模型,进行轴向压溃仿真分析,验证轴向压溃理论预测模型的准确性和通用性。同时,基于轴向压溃理论预测模型的指导,对组合变截面S形前纵梁变径比、偏置距离等结构几何参数进行研究,获取结构几何参数对碰撞性能的影响规律,以优化组合变截面S形前纵梁结构尺寸。（3）基于单胞组合变截面S形前纵梁结构几何参数优化结果,对多胞变截面S形前纵梁的截面形式进行研究。首先,基于十二直角多边形薄壁梁的碰撞吸能优势,设计一种新型五胞变截面S形前纵梁结构,并与相同质量的多胞变截面S形前纵梁进行对比,验证新型五胞变截面S形前纵梁的碰撞性能优势。最后,探究新型五胞变截面S形前纵梁截面细胞单元大小、壁厚等横截面几何参数对碰撞性能的影响规律并进行截面几何参数优化。（4）根据多胞结构薄壁梁压溃吸能特点,基于新型五胞变截面S形前纵梁的初始壁厚优化结果,对其进行变厚度梯度研究,探究变厚度梯度指数对新型五胞变截面S形前纵梁碰撞性能的影响规律。并对变厚度梯度的五胞变截面S形前纵梁进行结构特征设计,获取最终优化结构,实现S形前纵梁的耐撞性优化设计。