冲击碰撞现象时刻发生在社会生活中,其中有害碰撞严重威胁着人们的健康和财产安全。设置防护结构是消除或减轻有害碰撞带来不利影响的关键措施之一,薄壁结构因质轻吸能效果佳等优势作为工程装备防护设计中的优选已被广泛关注。目前薄壁防护结构主要集中于单一几何截面的单壁与多胞结构,论文提出一种新颖的多几何截面混合的薄壁防护结构设计方法,重点研究了几何截面混合薄壁结构的抗冲击性能,主要内容聚焦于以下两个方面:（1）截面混合薄壁结构的轴向抗冲击性能研究。采用试验测试、数值仿真和理论预测等方法对混合截面防护结构的抗冲击性能进行研究,发现圆截面在外的防护结构变形模式较稳定,采用超折叠单元理论建立了混合结构的平均碰撞力与能量吸收的理论模型;采用多代理模型和多进化算法对比的优化策略对混合结构的截面尺寸开展多目标优化,并基于正态边界交点法对优化多目标最优解进行排序与选择。最后,通过对比分析同质量下典型单一截面结构与混合截面防护结构的力学性能发现混合结构具有优秀的抗冲击性表现,用作防护结构设计具有很好的潜力。（2）截面混合薄壁结构的多工况抗冲击性能研究。为进一步探索混合设计防护结构的多工况冲击性能,论文进一步提出并分析了三角形截面、五边形截面、六边形截面与圆截面的混合设计,并对其开展了多工况冲击研究,发现小的倾斜载荷混合结构稳定折叠来耗散能量,有较好的冲击稳定性,但是冲击角度大时,变形模式逐渐转变为全局弯曲。同时采用优劣解距离法对混合结构力学性能表现进行分类排序发现SC₂混合结构（方截面置于外,圆截面置于内,且通过方截面边长中点处引出的肋板连内部圆截面时构成的混合结构）的综合效益最高,即多工况冲击下具有最优的抗冲击性表现。最后文章开展了将混合结构用于整车保险杠吸能系统中的应用研究,发现具有混合结构吸能盒的保险杠相比初始设计具有明显的轻量化效果和抗冲击性能,从而表明混合结构在整车上具有一定潜在应用价值。