薄壁球壳结构被广泛用于改善交通工具、建筑物及储存罐的耐撞性。与传统的金属壳体相比,复合材料增强金属壳体及内部填充泡沫金属的壳体结构凭借优良的能量吸收性能日益受到青睐。本文在前人研究的基础上,通过理论推导和数值模拟相结合的方法,对复合材料增强金属球壳、旋转椭球壳与由球冠壳和圆台壳组成的复合形状壳及其内部含有泡沫铝填充物时在轴向压溃状态下的能量吸收行为进行了研究。首先,建立了泡沫铝填充复合材料增强金属球壳、旋转椭球壳及复合形状壳轴向压溃的解析模型,用以预测这三种几何形状的壳体在轴向压溃过程中的平均压溃力,即壳体在轴向压溃单位距离时吸收的能量。三种几何形状壳体的解析模型均可对应地退化成复合材料增强壳体、泡沫铝填充金属壳体及纯金属壳体的情况。其次,建立了复合材料增强金属球壳、旋转椭球壳、复合形状壳及其内部含有泡沫铝填充物时的有限元模型并进行了相应的数值模拟,用以补充目前缺少的实验数据。基于文献中已有的实验数据和数值模拟结果,先简单验证了本文建立的有限元模型和计算的有效性。再通过比较本文解析模型给出的解析解和有限元仿真得到的数值解,进一步验证了本文提出的解析模型的可行性。最后,利用本文提出的解析模型进行算例计算,讨论了纤维层厚度和铺设角度、加载速度、球壳几何参数R/t、旋转椭球壳几何参数a/t和b/a、复合形状壳厚度及圆台半锥顶角等因素对复合材料增强金属壳体轴向压溃过程中吸收能量的影响规律。当内部含有泡沫铝填充物时,研究了泡沫铝密度的影响规律,并借助有限元模拟仿真给出了泡沫铝泊松比的影响规律。对于三种几何形状的壳体,分别将外层铺设复合材料和内部填充泡沫铝的两种增强形式对应壳体结构吸收能量的效果进行了比较,为相关的防撞结构设计提供参考。