随着法律法规对行人安全和汽车排放的要求日益严格,考虑行人保护的汽车轻量化设计越来越受到人们的关注。帽型薄壁梁是汽车车身中常用吸能元件,汽车碰撞过程中,吸能结构件经常会发生弯曲变形,因此进行帽型薄壁梁抗弯性能研究及结构优化设计具有重要的现实意义。首先,本文基于三点弯曲试验验证的有限元模型,对矩形及梯形截面单帽型薄壁梁抗弯性能进行了仿真分析,发现梯形截面单帽型梁在降低初始峰值力及提高吸能方面均优于矩形截面单帽型梁。为进一步提高梯形截面单帽型梁的抗弯性能,利用RBF响应面模型及非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),以初始峰值力和比吸能为目标对结构进行了优化设计,并与矩形截面单帽型梁的优化结果进行了对比。研究发现优化后,两种结构的抗弯性能均明显提高；梯形截面单帽型梁的帕朗托前沿更加靠近理想值。然后,利用试验和仿真方法研究了钢铝混合材料双帽型薄壁梁在准静态条件下的弯曲变形模式。对比研究了单一材料与钢铝混合材料双帽型薄壁梁在冲击条件下的动态响应,发现钢铝混合薄壁梁在侧向冲击下耐撞性最好。在此基础上,定量分析了上、下帽型结构的厚度及高度对三种双帽型梁抗弯性能的影响,并利用代理模型及NSGA-Ⅱ算法,以上述几何参数为设计变量对三种双帽型薄壁梁进行抗弯性优化设计。结果表明：上下帽型结构的厚度与高度能够改变双帽型薄壁梁变形模式,进而影响结构的抗弯性能；与初始设计相比,三种帽型梁的抗弯性能显著提高；钢铝混合材料薄壁梁的帕朗托前沿更加靠近理想值,即在降低初始峰值力的同时提高结构吸能能力方面表现最好。