汽车发生碰撞时,车身结构通过溃缩变形吸收能量,其中汽车前纵梁是车身溃缩吸能的主要部件。交通事故形式多样,小角度斜向碰撞是交通事故中的常见形式。因此,研究前纵梁在斜向冲击下的耐撞性对汽车安全有重要意义。业界通常以薄壁结构作为前纵梁的简化形式进行耐撞性分析,因此本文以薄壁管为研究对象。首先,以负泊松比(Negative Poisson’s Ratio,NPR)结构作为填充胞元,分析比较了NPR填充薄壁管和非填充薄壁管的耐撞性能。其次,研究了材料属性、放置方法、内凹方向、胞元数量和结构参数对NPR结构耐撞性的影响。再次,提出了一种梯度截面NPR结构填充薄壁管,并与等截面NPR薄壁管进行了比较,发现梯度截面NPR填充薄壁管的斜向耐撞性优于等截面NPR填充薄壁管。同时,对于正向变形结构,提出了四种多边形多胞锥形管,分析并比较了四种六边形多胞锥形管在不同冲击角度下的耐撞性,发现六边形六胞锥形管耐撞性最好,进而研究了其大端外接圆半径、锥度和壁厚对于斜向耐撞性的影响。最后,利用代理模型技术对多边形多胞锥形管的结构参数进行优化。以最大比吸能和最小冲击峰值力为设计目标,以大端外接圆半径、锥度和壁厚为设计变量,得到多冲击角度下结构优化问题的Pareto前沿。研究结果表明,NPR填充结构与多边形多胞锥形结构均能够有效提高薄壁管耐撞性。结构参数对于薄壁管的耐撞性有很大影响。两种耐撞性指标无法协同改进,利用多目标优化能显著提升多边形多胞锥形管的耐撞性,而且,不同冲击角度和不同权重分配方案下的Pareto前沿不同。