金属薄壁管及其蜂窝填充结构在持续载荷的作用下将产生塑性变形,将外载荷产生的动能转化为塑性变形能而耗散掉,广泛应用于汽车、轨道交通及航空航天等领域的缓冲吸能系统中。早期,学者们对普通方管及圆管进行了大量的实验及理论研究,近年来,为了获得更好的吸能性能,对薄壁管的研究扩展到折纸管、多角管（多边形管）、多胞管、波纹管等。金属蜂窝是一种具有规则周期性结构的多孔材料,具有高强度、高比吸能的优点,是一种非常理想的缓冲吸能材料。将蜂窝填充入薄壁管中不仅可以避免蜂窝的局部损伤及整体坍塌,同时又可以提高薄壁管的吸能性能。本文对不同结构形式的薄壁管及其蜂窝填充结构的轴向准静态压缩特性进行研究,为薄壁管及其填充结构在各种缓冲吸能系统中的应用提供一定的理论基础及指导。提出以诱导薄壁管产生延展变形为目的的预折纹管,建立其在轴向准静态压缩下变形的力学模型,并基于基本折叠单元理论推导其平均载荷的理论预测公式。提出具备多角特征的多胞管,并基于简化的基本折叠单元理论推导其平均载荷的理论预测公式。该理论方法可适用于推导各侧壁边长不相同的多胞薄壁管。建立方管、预折纹管、多胞管试件轴向准静态压缩的有限元模型,对不同几何参数的预折纹管及多胞管进行仿真分析,研究几何参数对其变形形态及吸能性能的影响。采用已得到的预折纹管及多胞管平均载荷的理论预测公式计算平均载荷的理论值,与仿真分析结果进行对比,验证理论预测公式的正确性。对三种薄壁管进行轴向准静态压缩实验,对比实验结果及仿真分析结果验证有限元模型的正确性。建立蜂窝填充方管、蜂窝填充预折纹管、蜂窝填充多胞管三种填充结构的轴向准静态压缩有限元模型,对不同蜂窝强度与不同厚度方管组成的填充结构、不同蜂窝强度与不同几何参数的预折纹管组成的填充结构、不同蜂窝强度与不同几何参数的多胞管组成的填充结构进行仿真分析,研究蜂窝强度、薄壁管几何参数等对填充结构变形形态及吸能性能的影响。采用最小二乘法拟合得到填充结构平均载荷与薄壁管平均载荷及蜂窝平均载荷之间的理论关系,将薄壁管平均载荷的理论预测公式及蜂窝强度的理论公式代入后得到填充结构平均载荷与薄壁管几何参数、蜂窝孔格几何参数之间的关系。对三种填充结构进行准静态压缩实验,对比实验结果与仿真分析结果验证有限元模型的正确性。计算填充结构平均载荷的理论值,与仿真分析结果进行对比,验证填充结构平均载荷理论预测公式的正确性。对三种填充结构在动态冲击下的性能进行分析,得到平均载荷的动态系数。结合三种填充结构的平均载荷的理论预测公式,以薄壁管几何尺寸及壁厚为自变量、平均载荷及吸能量为约束条件、比吸能最大为优化目标,对三种填充结构进行优化设计。对优化得到的三种填充结构进行动态冲击仿真分析。分析填充结构的吸能性能指标,并根据仿真分析得到的三种填充结构的载荷-位移曲线计算相应的吸能性能参数。对三种填充结构的吸能性能、包络尺寸、质量进行了全面的对比分析,为缓冲吸能装置的优化设计及选型提供指导。