碰撞和冲击是交通运输及施工工程中的常见问题,在此类问题中保障人员和关键部件的安全一直是非常重要的课题。配置吸能结构是一种有效的方法。由于封闭薄壁结构在受到冲击时表现出局部或整体屈曲的同时吸收大量的能量,且具有质量轻和低成本等优点,因此该结构被广泛运用于吸能装置的主要吸能结构中。此类结构吸能的效果依赖于其发生屈曲的模态以及屈曲演变路径。人们对此的研究一直没有间断,通常采用传统的预制压痕、初始形状和附加结构等控制屈曲模态和设计吸能结构。本文一改传统的研究方法和思路,把材料的表面纳米技术引入薄壁吸能结构设计中。通过对薄壁吸能结构进行局部表面纳米技术处理,来改变薄壁吸能结构局部表面的力学性能,达到在受冲击下诱导方形薄壁管屈曲模态和屈曲发展路径的目的,实现提高吸能性能的效果。从而提出一种新的诱导薄壁管屈曲模态的方法和设计吸能结构的思路。在论文中采用有限元分析方法对问题展开数值模拟,得到如下研究成果：1.环向局部表面纳米化布局对方形薄壁管屈曲模态诱导作用研究。通过对薄壁方管邻面进行对称式和反对称式局部环向表面纳米化,发现其不仅诱导了稳定渐进紧凑的屈曲模态,而且使其吸能性能有较大的提高。分析了这类薄壁方管环向不同等分个数和环向纳米化程度不同对屈曲模态的和吸能性能的影响,结果表明环向不同等分个数直接影响了屈曲模态中的叠缩层数,纳米化程度不同对吸能性能影响很大。2.方形薄壁管在轴向局部表面条带纳米化下屈曲模态的诱导作用研究。通过对薄壁方管的每一面都进行轴向偶数等分间隔局部表面纳米化布局时,所诱导的屈曲模态会包含扭曲的模式,且屈曲模式是不稳定的。采用每一面奇数等分间隔局部表面纳米化布局且邻面反向布局时,所诱导的屈曲模态会出现稳定的叠层屈曲模式并可提高吸能效果。3.在方形薄壁管表面上进行局部斜条带和块状局部表面纳米化诱导屈曲模态的研究。采用对薄壁方管进行局部斜条表面纳米化,可诱导扭转形式的屈曲模态,且屈曲模态是稳定叠缩的。若采用局部片状表面纳米化区域布局,可诱导具有高阶形式的屈曲模态。4.采用分程度表面纳米化对方形薄壁管局部屈曲和稳定渐进紧凑屈曲模态的诱导作用研究。通过对薄壁方管进行环向分程度表面纳米化处理,结果发现其可诱导薄壁方管紧凑的屈曲模态和屈曲路径,这种方法为控制结构屈曲模态和分层次能量吸收提供了一种新的设计思想。