薄壁球壳结构由于其质量轻，承载力高，以及在外载作用下能发生较大的变形来耗散能量，从而被广泛地应用于工程领域的方方面面，如航空、船舶等。但由于球壳曲面不可展的几何特殊性，使得其在大变形时会发生变形模式的转变——轴对称凹陷过渡到非轴对称凹陷。非轴对称凹陷的形成主要表现在径向的塑形铰线的生成，而影响塑形铰线生成的位置和数量的因素目前还没有合适的理论给出。　　本文以薄壁半球壳为研究对象，利用SUMSCMT5105A微机控制电子万能实验机和有限元软件分析了薄壁半球壳的大变形、非轴对凹陷；并利用 DHR-9401落锤冲击试验机对嵌套球壳系统的动态响应进行了实验研究，为其作为吸能装置提供了依据；具体的研究内容如下：　　对不锈钢半球壳实现了两种边界条件下的准静态压缩实验,实验结果表明：环扣边界下的变形模态为六边形，自由边界下为五边形。利用有限元技术，通过设置壳底部和底板接触摩擦系数的不同，研究了半球壳在三种边界条件下的准静态响应，比较分析了载荷—位移曲线、半球壳变形轮廓图的变化和顶点位移与加载位移之间的关系，数值结果显示：摩擦系数为0.1和0.2时的半球壳压缩过程可以分为四个阶段：顶点压平、轴对称凹陷、非轴对称凹陷和顶点触底后再次压平；摩擦系数为0.5时，半球壳压缩过程可以分为三个阶段：顶点压平、轴对称凹陷和半球壳底部屈曲。　　实验观察到不锈钢半球壳在平板挤压下的完整变形过程可以分为：顶点压平、轴对称凹陷、非对称凹陷、强化阶段、外围屈曲、二次增强、整体垮塌等七个阶段。其中强化阶段形成的主要原因是半球壳变形模式由滚动塑性铰的移动向外围屈曲转变，顶点触底对强化阶段整体承载力的提高影响不大。　　利用最小耗能原理求得了半球壳非轴对称凹陷时塑性铰线的耗能，再结合镜面反射模型建立了描述薄壁球壳多边形模态残余变形的控制方程；数值解与实验结果比较发现：考虑塑性铰线耗能后的控制方程能更好地预测薄壁球壳多边形模态的残余变形。利用ABAQUS研究了冲击能量和球壳尺寸对薄壁球壳变形模态的影响，结果显示随着冲击能量的增加，薄壁球壳残余变形将由轴对称模态向多边形模态过渡；并且球壳厚度相对于半径来说，对模态的过渡影响更为敏感，与上述建立的控制方程的参数分析结果相符。　　利用 DHR-9401落锤冲击试验机对三种嵌套球壳系统的动态响应进行了初步探究，结果显示嵌套球壳系统的球壳尺寸相当时，随着质量块冲击高度的增加，系统的峰值力也会增加，但其响应时间基本不变；嵌套球壳系统内壳的变形模式直接受外壳变形模式的影响，当外壳刚度小于内壳刚度时，可以减少吸能系统的峰值力和延长系统的响应时间，从而尽可能多地吸收冲击能。