瓦楞结构作为一种薄壁多胞结构,因其具有较高的刚度重量比而被广泛应用于运输包装领域。该结构沿轴向受压发生塑性变形时具有出色的能量吸收能力,从微结构层次分析其组成要素——角单元的折叠类型、从整体响应层次分析结构的变形模式、表征变形过程中吸收的能量是有效利用瓦楞结构进行能量吸收的关键。本文采用理论与试验相结合的方法,对瓦楞结构准静态轴向压溃响应进行了研究。此外,对相同质量下的瓦楞结构进行形状和尺寸优化设计,使其吸收更多的能量。研究内容概括如下:(1)角单元的变形及变形过程中的能量吸收。为深入了解瓦楞结构的变形,首先借助三角形管研究角单元的变形,通过分析三角形管的变形模式得到角单元的A、B、C三种折叠类型,其中B型为新发现的折叠类型且吸能最多,但该类变形不易发生。然后以角单元发生非延展性变形为例,对比三种经典的能量吸收理论在计算不同角度角单元变形过程中所耗散能量的准确性。(2)单层瓦楞纸板准静态轴向压溃响应研究。通过准静态轴向压缩试验,发现了瓦楞纸板中的芯纸渐进折叠诱导面纸(里纸)逐层弯曲的变形机制。然后选取了适合单层瓦楞纸板的典型折叠单元,并提出了一种确定有效压溃系数k的新方法。最后,基于角单元理论并考虑面纸被诱导而发生逐层弯曲所耗散的能量,建立了瓦楞纸板轴向压溃的平台应力预测模型,该模型预测值与试验值吻合较好。(3)多层瓦楞纸板准静态轴向压溃响应研究。通过对不同芯纸层数、高度的多层瓦楞纸板进行轴向压缩实验发现:尺寸通过影响结构的稳定性而影响变形模式,各变形模式对应的平台应力大小依次为:渐进折叠>局部歪曲>整体歪曲。并将尺寸变化对平台应力的影响用“高宽比”来表征,相同高度下的多层瓦楞纸板,平台应力随着高宽比的增加先增高后降低。此外,采用单层瓦楞纸板平台应力预测模型的建立方法,建立了多层瓦楞纸板平台应力预测模型。在多层瓦楞纸板发生渐进折叠变形模式时,该模型预测值与试验值吻合较好。(4)瓦楞结构薄壁管的优化设计。利用ABAQUS仿真软件,采用基于三次样条插值的序列响应面优化方法对相同质量下的瓦楞结构薄壁管进行形状和尺寸优化设计,使其吸收更多的能量。结果表明最优配置的瓦楞结构薄壁管的比吸能相较平均尺寸的瓦楞结构薄壁管提高了34.9%。且最优吸能配置倾向于提高芯板厚度而降低面板厚度,以及增加角单元的数目。此外也在优化过程中发现芯板对面板诱导能力的强弱受二者厚度影响,当芯板厚度大于或等于面板时,芯板能够诱导面板发生逐层弯曲,结构以稳定的渐进折叠模式变形;当芯板厚度小于面板时,诱导能力减弱,结构以整体歪曲模式变形。