车辆在碰撞事故中的抗撞性能是衡量汽车被动安全性的关键指标，研究车身结构对碰撞能量的吸收特性的意义在于：保护乘员空间的前提下，最大程度的改善车身结构的抗撞性。汽车发生碰撞的形式分为三类：正面碰撞、侧面碰撞、后面碰撞以及车撞行人与翻车。据资料统计，正面碰撞发生的概率最大，造成的伤害也最大。当汽车发生正面碰撞时，汽车前纵梁吸收的碰撞能最多。因此，汽车前纵梁的设计与研究对于提高汽车被动安全性有着极为重要的意义。本文针对这一情况，将折纸工程中的反转螺旋型折纸结构和带段差凹凸型折纸结构引入到汽车前纵梁设计中，并对其正面碰撞性能进行模拟仿真与优化设计。反转螺旋型折纸结构和带段差凹凸型折纸结构是根据汽车前纵梁碰撞吸能特性设计出的一种高效的吸能结构。本文基于非线性有限元理论，采用LS-DYNA和响应曲面优化算法相结合的方法，分别对反转螺旋型折纸结构和带段差凹凸型折纸结构进行数值模拟计算和优化设计。对折纸结构的汽车前纵梁正面碰撞进行了分析了，并在指定的设计范围内得到了最佳纵梁结构的形状设计参数。结果表明，反转螺旋型折纸结构和带段差凹凸型折纸结构的吸能特性较现行结构有了明显的提高。为了使折纸结构的汽车前纵梁的几何表面更加光滑且吸能特性更加良好，本文采用改进蝶形细分方法对反转螺旋型折纸结构进行细分，并利用Microsoft Visual C++6.0根据改进蝶形细分方法的算法对反转螺旋型折纸结构进行程序设计，分别对其进行网格划分、一次细分及二次细分。对细分结果进行结构分析和碰撞性能分析，结果表明，细分后的反转螺旋型折纸结构单元网格质量良好、表面更加光滑同时吸能特性得到了一定的提高，为改进汽车纵梁设计及其他构件的碰撞性能的研究提供参考。