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能源压力和环境恶化迫使汽车行业实行车身轻量化,以减轻车身质量、减少能源的消耗和尾气排放。为了不在车身轻量化中降低车辆原有的性能,一种将车身零件功能梯度化的思想被提了出来,它通过提高材料利用率来实现在降低质量的同时提升性能。汽车吸能器是保证车辆被动安全的重要部件,在发生碰撞事故时吸能器通过变形吸收大部分能量来保护乘客安全。功能梯度泡沫(FGF,Functionally Graded Foam)和功能梯度管壁(FGW,Functionally Graded Wall)都是根据功能梯度化思想设计出的新奇结构,前者是泡沫密度功能梯度化,后者是管壁厚度功能梯度化。近期研究表明它们在轴向加载下有很好的吸能性能,因而获得广泛的关注。然而,在现实中吸能器不会只承受轴向加载。尤其在真实的交通事故中,它在大多情况下都要承受一定的倾斜加载。本文旨在研究FGF-UW(Functionally Graded Foam-Filled Uniform Wall)方管和UF-FGW(Uniform Foam-Filled Functionally Graded Wall)圆管在多种加载方式下的防撞性。FGF-UW方管内填充的FGF,其密度在轴向由幂指数n来控制变化。数值分析结果表明在多种加载方式下的FGF-UW方管比对应的UF-UW(Uniform Foam-Filled Uniform Wall)方管有更好的防撞性,并且参数n对FGF-UW方管的防撞性能影响很大。UF-FGW圆管的管壁是FGW,由幂指数m控制,在轴向变化。数值分析结果表明在多种加载方式下的UF-FGW圆管比对应的其他三种配置的圆管有更好的防撞性,并且参数m和厚度范围对UF-FGW圆管的防撞性影响很大。为了得到在特定加载下有最优的防撞性的FGF-UW方管,应用了基于非支配排序的多目标优化算法(NSGA-II)来寻找最优的梯度。其中,应用了RBF这种近似模型方法来建立SEA(Specific Energy Absorption)和IPF(Initial Peak Force)的近似模型。优化结果表明不同冲击角度下的优化结果不同。所以,为了增加稳健性,实施了一种综合多种加载角的多目标优化设计。优化的结果进一步表明了FGF-UW方管相比UF-UW方管有更好的防撞性。所以FGF-UW方管被推荐为一种有潜力的吸能器。然后同样地,使用RBF近似模型和NSGA-II,进行综合多种加载角的多目标优化设计,来对UF-FGW圆管进行优化,优化的结果表明了UFFGW圆管相比其他对应配置的吸能结构有更好的耐撞性。所以优化后的UF-FGW圆管也是一种有更好效果的吸能器。