碰撞过程的实质是能量转化的过程,是将碰撞的动能转化成应变能以及其它形式的能量。在结构的耐撞性设计中,应考虑使结构尽可能发生塑性变形来吸收尽可能多的冲击动能,确保被保护人员和财产的安全。理想的吸能结构,在冲击过程中产生的初始峰值载荷应尽可能小,在发生塑性变形阶段的波动幅度也应尽可能小。薄壁金属管由于重量轻、成本低、易于制造和较高的能量吸收效率,已成为工程中广泛应用的和重要的冲击能量吸收的结构形式。本文以薄壁金属折纹管和薄壁金属波纹管为研究对象,通过在方管和圆管的表面引入特殊形状,诱导试件在冲击载荷作用下按照预定的模式进行变形和折叠。通过采用有限元软件对薄壁折纹管和薄壁波纹管在轴向载荷冲击下的动态响应进行了数值分析,系统的研究了折纹管和波纹管的屈曲模态、变形机理和能量吸收。主要取得以下结论：薄壁折纹管结构是在方管的表面引入不同的折角得到。通过理论分析导出了折纹管折角的计算公式。考虑了六种不同折角的折纹管结构,采用LS-DYNA有限元软件建立了对应的折纹管有限元模型,分析了折纹管在轴向冲击载荷作用下的动力屈曲和能量吸收,并与方管进行了对比分析。数值结果表明：折纹管的变形过程可分为三个阶段：初始峰值阶段、稳定渐进屈曲阶段和密实化阶段。折纹管的初始峰值载荷明显低于传统方管,在稳定渐进屈曲阶段,方管的波动幅度明显大于折纹管。折角是影响初始峰值载荷和平均载荷的重要因素之一,折纹结构的引入有效的降低了初始峰值载荷,减小了冲击力的波动幅度；折纹管的比吸能低于方管,但是在特定折角下,折纹管的压缩力效率和比总体效率高于方管。薄壁波纹管结构是在圆管的表面引入正弦波纹得到的。通过LS-DYNA有限元软件建立了轴向冲击载荷作用下薄壁波纹管的有限元模型,并对波纹管的动态屈曲、能量吸收和结构响应过程进行了分析。分析波长、振幅和径厚比的变化对波纹管屈曲模态和吸能性能的影响。数值结果表明：波纹管的初始峰值载荷明显低于圆管的初始峰值载荷。波纹管的底端接触力在密实化阶段之前为零,因此,波纹管可以在工业中用于防护结构的设计。波纹管在冲击载荷作用下产生三种屈曲模态：动态渐进屈曲模态,动态塑性屈曲和过渡屈曲模态。冲击速度和径厚比是影响波纹管变形的两个主要参数。随着径厚比的增加或者是冲击速度的增加,波纹管由动态塑性屈曲转化成动态渐进屈曲模态。波纹管的压缩距离、初始峰值载荷、比吸能、冲程效率随着冲击速度的变化而变化。基于一定假设建立了波纹管发生动态塑性屈曲的力学模型,得到了波纹管的冲击载荷比和位移的公式。当波长一定时,冲击载荷比随着振幅的增加而增加；当振幅一定时,冲击载荷比随着波长的增加而降低。波纹管的位移与波长、振幅和变形时的转角有关,在相同振幅下,波纹管的位移随着波长的增大而增大；在相同波长下,波纹管的位移随着振幅的增大而增大；理论分析的结果和数值模拟相吻合。