近年来,随着仿真技术在汽车安全性设计中的广泛应用,不断提高模拟计算的精度已逐渐成为车身结构耐撞性仿真研究的重点。汽车上大部分零件由板料冲压而成,冲压成形过程使零件的材料性能发生了一系列变化,传统的碰撞数值模拟均忽略了这些变化,从而造成较大的计算误差。近年来,冲压成形材料性能变化及其对车身结构耐撞性的影响逐渐引起了国内外学者的重视。但在目前的研究中,大多数学者都是直接将冲压结果映射到碰撞模型中进行计算,这种方法往往忽略了冲压变形对材料力学性能的影响。针对上述问题,本文基于试验结果,总结了预应变条件下材料性能的变化规律,建立了能够充分考虑冲压预应变的本构模型并反求其材料参数,为提高整车及零部件耐撞性分析精度提供了可靠的保证。本文研究的主要内容和创新点如下：(1)研究了预应变条件下的材料动、静态性能的变化规律,为建立正确的本构模型提供了可靠的数据参考。针对车身零件的冲压成形后的应力应变状态,通过对具有预应变的高强度钢进行单向拉伸试验,对比研究了预应变对材料性能的影响；结合汽车高速碰撞特性,通过控制拉伸速度,在不同的应变率条件下进行拉伸试验,对比研究了预应变对材料率敏感性的影响规律。(2)建立了基于两级载荷作用的弹塑性本构模型,正确描述了预应变和应变路径变化对材料力学行为的影响。该模型通过引入预应变和应变路径影响系数对经典的JC模型进行改进。通过编写该模型的用户材料库子程序在拉伸试验仿真中的应用,验证了该模型的正确性和实用性。(3)采用碰撞仿真结合优化算法的反求策略,准确识别其材料参数,为获得可靠的碰撞仿真结果提供了重要保证。针对改进的JC本构模型参数增多、常规拉伸试验方法获取数据不全等问题,本文提出将考虑冲压效应的碰撞仿真计算结果与碰撞试验结果对比,并利用遗传算法不断调整参数值,使一定参数下的计算结果与碰撞试验值之差在最小二乘意义下最小。以前纵梁为例的材料参数反求和台车碰撞试验验证了该方法的有效性。(4)通过构建差值补偿响应面模型,在汽车耐撞性和轻量化多目标优化中充分考虑冲压成形材料性能变化,在保证计算精度的同时有效提高了优化效率。针对考虑冲压的碰撞模型优化效率低、不考虑冲压的碰撞模型计算精度不高等问题,本文通过较少样本点在这两种模型之间构造了精度和效率折衷的差值补偿响应面模型,通过该近似模型在某车型的整车正面碰撞和轻量化多目标优化问题中的应用以及轻量化后整车国家认证试验结果验证该方法的实用性。