根据国家“十三五”发展规划中提出的目标要求,节能减排和轻量化依旧是汽车行业未来重要的发展趋势。实现汽车轻量化途径中,利用柔性轧制技术生产出周期性变厚度带钢,继而冲压成连续变厚度汽车零部件的这一新技术受到了人们越来越多的关注。通过该技术得到的变厚度零部件可以根据负载大小配置各区域厚度,从而实现零件各区域的负荷裕量优化。本文首先通过柔性轧制技术获得所需尺寸的差厚板原料,并将其制备成轴向变壁厚钢管,之后通过实验及有限元方法揭示变壁厚钢管在准静态和动态轴压条件下的压溃特性及吸能特点,并建立适用于变壁厚管的轴压理论模型。在此基础上,针对国产某车型的前端结构,引入代理模型和优化算法,继而开发出优化变壁厚的吸能盒部件,实现结构耐撞性的整体提升。本文的主要工作如下:（1）基于等壁厚管的经典理论模型,探究轴向加载条件下变壁厚管的屈曲单元变形机制及特点,并建立适用于变壁厚管的轴压理论模型。通过该模型分析结构参数及性能分布对变壁厚管轴压能力及屈曲单元高度的影响规律。结果表明,变壁厚管轴压理论模型的预测精度较好,当截面为方形和圆形时与实验结果之间的平均载荷误差为0.8%和5.5%。保证等效强度相同时,壁厚及性能同时变化的构件具有最高的平均载荷水平,当截面选为方形和圆形时,变壁厚管的平均载荷分别比等壁厚管高出13.7%和12.5%。过渡区差厚比对平均载荷也具有一定影响,差厚比为1:100的构件具有比1:50的构件更好的承载特性。此外,提高构件的等效强度也可以显著提高整体承载能力。（2）为探究变壁厚管的典型变形模式、载荷位移类型以及能量吸收特点,对变壁厚钢管进行准静态轴压实验,并得到结构参数与轴压性能之间的对应关系。结果表明,变壁厚管的初始塑性失稳往往出现在薄区位置,随后逐渐向厚区扩展。屈曲单元高度会随压溃的进行而逐渐增加,同时承载能力会随压溃变形的深入获得明显提高,同时具有较低的初始峰值载荷。对比不同薄壁管结构的轴压表现可知,变壁厚管的整体吸能要比等壁厚管和拼焊管分别高出约8.4%和13.1%,而初始峰值载荷要比等壁厚管低52～63%。截面几何形状、过渡区分布及布局方式等结构参数对构件承载能力有显著影响。不改变构件重量的前提下,圆形截面构件的吸能效率要比三角形截面构件高出43.4%,边长为30 mm的H-TRT-E30构件要比边长为20 mm的H-TRT-E20构件吸能效率高出119.6%。此外,高度的整体增加虽然可以提高吸能效果,但却使吸能效率有所降低。（3）采用有限元法建立变壁厚管的准静态轴压有限元模型,并对多种结构尺寸及性能分布情况进行模拟预测。结果表明,有限元模型预测得到的载荷历史、吸能特性及变形模式与实验结果基本吻合。厚区壁厚和高度是影响构件吸能表现最主要的因素,当厚区壁厚从1.2 mm增加到1.8 mm时,构件的吸能增加约86.5%。同时,厚区高度从0 mm增加到100 mm时,构件吸能提高114.7%。仅改变过渡区性能分布也可以极大地改变构件吸能特性,甚至会改变整体变形顺序及变形模式。当强度随壁厚的增厚而线性增长时对吸能特性的影响最明显,其中强度分布为300+5x的构件比300+x的构件吸能高出71.9%,等效载荷提高62.5%。比较变壁厚管与具有诱导槽的薄壁管可知,在轴压前期后者的载荷水平更高,但变壁厚管的承载能力在轴压后期则获得明显提高,当完全压溃时变壁厚管的吸能值相较于另一结构高出约26.6%。（4）利用高速冲击设备研究变壁厚钢管在轴向冲击下的吸能特性。基于不同应变速率的材料性能相关数据,建立变壁厚管的动态轴压有限元模型,并分析几何参数对变壁厚管轴向耐撞性的影响规律。结果表明,在高速冲击条件下六边形截面构件比正方形截面构件吸能效率高出19.4%,当截面周长从189 mm增加到210 mm时吸能效率提高76.8%。比较构件在准静态及动态轴压下的表现,高速冲击下构件的初始峰值载荷要比准静态时高出50～120%,整体载荷水平提高54.2～76.7%。厚区壁厚和厚区高度依然是影响构件吸能效果最显著的因素。相较于准静态轴压结果,截面边数为奇数时构件吸能提高约58%,偶数时则提高70～80%。（5）针对国内某车型,采用有限元法研究装配有变壁厚吸能盒的前端结构件在两种高速正碰工况下的耐撞性。结合数学代理模型和优化方法得到变壁厚吸能盒的最优结构参数,提高汽车耐撞性。结果表明,装配有变壁厚吸能盒的前端结构件在100%重叠和40%偏置的正碰工况下具有良好的变形稳定性。通过响应面法和NSGA-II优化算法得到的最优结构参数为:薄区壁厚为1.46 mm、厚区壁厚为1.79 mm、薄区高度为50.59 mm、厚区高度为26.72 mm。在100%正碰工况下碰撞13 ms时,该变壁厚吸能盒较原部件吸能提高14.33%;在40%正碰工况下吸能提高24.95%,减重效果达12.9%。此外,最优部件的峰值载荷不超过120 kN,与原部件相比降低17.83%。