航空铝合金以其高强度、高耐腐蚀和轻质等突出的性能,在航空航天、高铁和车辆领域中得到了广泛的应用。其中,航空铝合金薄壁圆管结构具有良好的能量吸收特性,在各工程领域中得到了实际应用。因此,开展航空铝合金圆管开孔结构的耐撞性研究具有实际工程意义。本文对航空铝合金7150-T6进行静、动态力学实验,并结合实验测量响应,采用计算反求技术获取材料的Johnson-Cook本构参数。结合识别的合金特性参数,建立轴向冲击下7150-T6铝合金薄壁管可靠的数值模型,进行不同开孔形状下圆管的耐撞性数值研究。最后,采用响应面法及遗传算法对开孔圆管展开结构优化设计。本文主要开展了以下工作:（1）为了获取7150-T6不同工况下的力学响应,分别在材料试验机和分离式Hopkinson压杆（split Hopkinson pressure bar,SHPB）系统上进行材料的静态试验和动态冲击试验研究。根据实验结果,7150-T6铝合金的塑性较好,并且材料对应变率不敏感,具有明显的高温软化效应。利用扫描电镜对试样冲击前后的微观组织进行观察,对观察到的合金绝热剪切带展开了分析。（2）基于7150-T6铝合金的静动态试验测量响应,利用计算反求技术实现Johnson-Cook本构参数的识别。首先,建立SHPB的数值模型,利用优化算法对敏感性较强的参数进行反求。然后,将反求结果代入数值计算中验证,通过试验和评价指标说明了反求参数的准确性。最后,在不同应变率下,对比了材料Johnson-Cook本构模型的反求和拟合参数的数值计算结果。结果显示,基于计算反求识别的参数具有更好精度和普适性。（3）为了获得轴向冲击下圆管有效可靠的数值模型,开展了7150-T6铝合金圆管的SHPB试验。结合反求识别的本构参数,建立圆管的SHPB有限元模型,通过与试验结果的变形和耐撞性对比,说明本文所构建的模型具有较好的可靠性。在此基础上,研究了不同开孔形状时单排孔和多排孔对圆管吸能性能的影响。结果显示长方形开孔圆管具有更加优异的耐撞性能。（4）为了进一步提升圆管的耐撞性,对长方形开孔圆管进行结构优化。建立峰值载荷和比吸能的响应面模型,基于NSGA-Ⅱ多目标算法获得Pareto前沿解。获得了一组最优的开孔参数,进行试验验证。结果显示,优化后的开孔圆管的变形模式更加稳定,吸能效果更加明显。