随着碰撞、爆炸事件的不断发生以及各类工程领域的大量应用需求,吸能元件作为缓冲装置中主要耗能构件,在一定程度上,其耗能性的优劣决定了人员的伤亡以及结构的损伤。此外,金属薄壁管作为常用的吸能元件,由于其成本低廉、轻质高强且能量吸收效率高等特点,被广泛用于碰撞耗能系统。因此,通过设计金属薄壁管的新构型来提高其耐撞性成为当下研究的热点。本文是在薄壁圆管的基础上,引入波纹形诱导槽来提出新型吸能元件,并采用LS-DYNA建立有限元模型。在轴向冲击载荷作用下分析新型吸能元件的耐撞性,同时采用近似模型和优化算法对其几何参数进行耐撞性优化设计,为今后工程领域的应用提供一定的参考。本文的主要内容如下:（1）通过LS-DYNA建立高强钢薄壁圆管有限元模型,将数值计算结果与已有文献的实验结果进行比较,验证了高强钢材料的本构模型以及数值仿真中各参数取值的可靠性。（2）在高强钢薄壁圆管的上端设置波纹型诱导槽,提出一种新型吸能元件:端部伸缩型薄壁圆管,并对其建立了有限元模型。然后,利用数值计算结果分析了不同几何参数下新型薄壁管的变形模式和吸能特性。其结果表明:在轴向冲击载荷作用下,端部伸缩型薄壁圆管具有圆环模式、混合模式、底部变形模式的三种压溃模式,同时其几何参数对各项耐撞性评价指标有显著影响;当几何参数设置合理时,与普通薄壁圆管相比,端部伸缩型薄壁圆管的耐撞性更为优异。最后,对端部伸缩型薄壁圆管的耐撞性进行优化设计。采用Kriging法构建近似模型响应面并结合NSGA-II算法求解多目标优化问题,从而获得Pareto前沿解集,为耐撞性优化设计提供初步的数据以及分析结果。（3）在高强钢薄壁圆管的中间部位设置波纹型诱导槽,提出了另一种新型吸能元件:中部伸缩型薄壁圆管,并对其建立了有限元模型。然后,根据数值计算结果分析了中部伸缩型薄壁圆管在不同几何参数下对耐撞性的影响。其结果表明:与普通薄壁圆管相比,中部伸缩型薄壁圆管能够保证在不减少吸能量的情况下,极大程度的降低了压溃过程中的最大峰值压溃力。最后,以新型薄壁管的几何参数为动态变量,以最大峰值压溃力和比吸能为目标函数,利用Kriging法和NSGAII算法进行耐撞性优化设计的求解,并把优化结果与数值模拟结果相对比,验证了优化结果的可靠性。