近年来恐怖袭击以及自然灾害等意外事故频发,为提高建筑结构在遭受爆炸、冲击等极端偶然荷载作用时的安全性能,建筑结构的抗冲击防护成为了当下的研究热点。其中由金属管件和泡沫材料相结合形成的复合材料构件耗能性能优越,在航天、汽车等领域应用广泛。基于以上背景,本文提出泡沫铝填充6082-T6高强铝合金圆管的新型复合构件,对其在轴压和轴向冲击荷载作用下的响应特征、破坏机理及耗能性能开展试验和数值模拟研究,主要研究工作包括以下几部分:(1)6082-T6铝合金本构模型及失效准则进行了15次6082-T6铝合金材料单轴拉伸试验,得到不同壁厚铝合金的弹性模量、伸长率和抗拉强度等材料参数,发现铝合金的应力-应变曲线与Jackson-Cook模型吻合较好。选取Cockcroft-Latham韧性断裂准则作为判定材料失效的方法,结合材料拉伸试验与有限元模拟结果获得不同壁厚铝合金的临界失效塑性应变能Wcr,结果表明该方法可较好的模拟铝合金在常温下的失效行为。(2)泡沫铝填充铝合金圆管构件的轴压性能研究设计制作了20个铝合金空管构件和泡沫铝填充铝合金圆管构件,并对其开展轴压试验研究,获得了试件在轴压全过程中的变形及荷载-位移曲线。对比分析了不同构件在轴压荷载下的变形过程、破坏模式及耗能特性,总结了试件在轴压荷载下出现的三种破坏模式,并对其产生原因进行分析。采用ANSYS/LS-DYNA有限元平台,建立了泡沫铝填充铝合金圆管构件在轴压荷载下的精细化有限元模型,模型考虑了铝合金材料失效判断依据、网格尺寸、接触设置等因素,通过对比试验与有限元模拟结果的荷载-位移曲线和变形模式,验证了有限元模型的准确性。通过轴压数值模型开展了轴压荷载作用下的扩大参数分析,获得了管径、壁厚以及高度对构件破坏模式和耗能能力的影响。(3)泡沫铝填充铝合金圆管构件的轴向冲击性能研究基于ANSYS/LS-DYNA有限元平台建立了泡沫铝填充铝合金圆管构件在轴向冲击荷载下的精细化有限元模型,在轴压模型基础上考虑了6082-T6铝合金的应变率效应,并对锤头和配重进行了合理简化,对模型进行了合理的接触设置。通过与已有文献中聚氨酯泡沫填充圆钢管轴向冲击试验的荷载-位移曲线和变形模式进行对比,验证了该有限元模型的适用性。研究了轴向冲击荷载作用下构件填充泡沫铝后破坏模式和耗能性能的改变规律,对比分析了铝合金空管试件与泡沫铝填充铝合金圆管试件在轴压荷载、轴向冲击荷载下的响应特征、破坏模式及耗能性能。通过有限元模型开展了轴向冲击荷载作用下的扩大参数分析,获得了试件管径、壁厚、高度、冲击物质量和冲击速度等因素对试件冲击破坏模式和耗能性能的影响规律。(4)泡沫铝填充铝合金圆管构件的耗能性能多目标优化基于Pareto方法对铝合金空管构件和泡沫铝填充构件在轴压荷载与轴向冲击荷载下共4种工况进行多目标优化设计。选取构件外径D、壁厚T、高度H三个参数作为设计变量,以首个峰值压缩力PCL和首个折叠单元内平均压缩力MCL为优化目标。通过试验设计方法ULH对4种工况分别选取了试验设计点,对试验设计点对应构件进行有限元模拟得到相应构件的峰值压缩力PCL与平均压缩力MCL。通过Python平台采用神经网络方法获得4种工况下PCL与MCL的神经网络模型,最后,利用非支配排序遗传算法NSGA-II对多目标优化问题进行求解,获得不同工况下构件的参数组合最优解集,提高了该类构件的实际应用价值。