金属薄壁结构以优异的力学性能和轻便的质量被广泛应用于汽车前纵梁结构设计中,其耐撞性可以通过对结构进行改进得到提升。为突破传统薄壁结构的能量吸收瓶颈,仿生元素在薄壁吸能结构设计中的应用成为近几年的研究热点。为进一步提升薄壁结构的能量吸收并为汽车前纵梁的设计提供参考,本文在观察几种优异生物结构的基础上,提出一种可应用于薄壁结构设计中的仿生微圆结构。运用试验验证、仿真分析与理论推导相结合的方法,对这种仿生微圆结构进行深入研究,主要内容如下:(1)在甲虫鞘翅的微观结构和问荆草茎秆横截面结构的基础上,提出仿生微圆结构,并建立了仿生微圆结构的有限元模型。进行了仿生微圆结构外接方管的准静态轴向压溃试验,对比分析压溃试验结果与有限元仿真模型计算结果,验证了仿生微圆结构有限元模型的有效性。(2)在压溃试验结果和经过验证的有限元模型计算结果的基础上对仿生微圆结构的变形模式进行分析,同时对传统肋板结构与仿生微圆结构进行了仿真参数化研究,对比了两种结构的能量吸收特性。结果表明,仿生微圆结构相较于传统肋板结构变形模式更好,且能量吸收效率提高了32.20%以上。(3)基于简化超折叠单元理论,建立了仿生微圆结构在准静态载荷下平均压溃力的理论表达式。该式表明仿生微圆结构的平均压溃力大小与材料的塑性流动应力,结构的壁厚,外接边的数量和与中间圆柱半径有关。理论表达式得到了试验数据验证,可以较好地预测仿生微圆结构的平均压溃力。(4)确定仿生微圆结构平均压溃力的理论表达式的适用范围,并在相同有限元环境下,改变原有仿生微圆结构外接边与中间圆柱外壁垂线的夹角,得到新型仿生微圆结构。对比研究不同夹角的仿生微圆结构耐撞性参数,结果表明,改变夹角可以对能量吸收与初始峰值力产生一定影响,为后续汽车前纵梁结构设计提供指导。