在碰撞发生时,汽车车身中的薄壁结构在瞬间增大的冲击力下发生压溃变形,有效的吸收了绝大部分能量,从而达到保护驾驶员的目的。因此,提升薄壁结构的耐撞性具有重要的研究意义。结构仿生学近年来在工程领域得到了广泛的应用。受樟子松的启发,本文结合结构仿生学的思想,设计了新型多胞薄壁结构,采用理论分析和有限元模拟的方法对该类结构在轴向加载作用下的耐撞性进行了研究,并对耐撞性较好的薄壁结构进行了多目标优化设计。考虑到发生碰撞时事故的多样性,进一步研究了斜向加载下薄壁结构的耐撞性。本文的主要研究工作为:（1）基于樟子松自相似层次结构特性,设计了角自相似和多边接头自相似两种层次自相似多胞薄壁结构,分别建立了相应的有限元仿真模型,使用LS-DYNA软件进行了数值模拟,同时基于简化的超折叠单元理论对仿生层次多胞薄壁管的平均冲击力进行了理论预测研究。结果表明,薄壁管EST1和CST1中,理论预测值与数值模拟值误差保持在8%附近,在高阶层次结构中,两类薄壁管的误差都在4%以内;薄壁管CST3较CST1和CST2的平均冲击力分别提升550%和69%,比吸能分别提升58%和32%;薄壁管EST3较EST1和EST2的平均冲击力分别提升107%和51%,比吸能分别提升186%和24%。（2）为了寻求薄壁管CST3和EST3的最优结构尺寸,基于耐撞性指标,将其各层次结构尺寸作为设计变量,以比吸能和峰值冲击力为优化目标,采用拉丁超立方试验设计方法选取了样本点。同时,结合样本点的响应值对CST3和EST3进行了参数化分析;采用多项式响应面模型和改进的非支配遗传算法NSGA-II对进行了最优解的探索,得到了薄壁管CST3和EST3的Pareto前沿。结果表明:对于薄壁管CST3和EST3,二阶多项式响应面模型均具有较好的拟合效果;薄壁管厚度参数对其耐撞性影响较大;得到的Pareto前沿为解决工程实际问题提供了参考价值。（3）选取了峰值冲击力在135k N左右的薄壁结构进行了优化前后对比分析,结果表明:优化后薄壁管CST-O和EST-O相较于优化前在比吸能和平均冲击力上均有提升;之后对薄壁管CST-O和EST-O进行了10°、20°和30°斜向加载下的耐撞性研究。从变形模式、平均冲击力和比吸能方面分析了加载角度对薄壁结构耐撞性的影响。