薄壁结构在压溃过程中通过形成周期性的塑形褶皱将外界能量以一种较为平稳的方式逐渐耗散掉,是一种简单而高效的耗能结构。作为典型的轻质多孔材料,铝蜂窝在轴向压溃形成塑性大变形的同时能够维持平台压溃应力在相对稳定的范围内,在各种高速运载装备和武器装备的抗冲击防护中发挥着重要作用。单一结构形式的吸能元件往往需要具有较大的体积才能满足高能量碰撞过程中物体的抗冲击要求。然而,实际的工程应用中结构常受到空间和重量的限制。因此,设计并制备高效轻质的组合结构,提高结构的耐撞性逐渐成为一种有效的方法,获得了国内外学者的广泛研究兴趣。蜂窝填充结构常被设计来应对不同的承载和吸能要求,在提高空间利用率的同时能够发挥两种结构的优势。蜂窝芯层以及组合结构形式的多样性,增强了结构的可设计性,然而简单的将两种吸能结构组合在一起未必能够实现预期的效果。本文采用试验、有限元模拟结合理论分析,探讨了所提出的随机蜂窝柱壳结构的轴向压溃行为及其影响因素、组合结构组件间的相互作用机理以及动态下的波传播特征,以期为轻质复合结构的耐撞性设计提供指导。本文的主要研究内容和结果如下:（1）在二维随机Voronoi结构的基础上,通过卷曲算法实现了三维随机蜂窝柱壳结构的构建并编制了该几何模型用于增材制造技术制备试件所需的STL文件程序。采用熔融沉积型3D打印技术实现了具有不同细观结构聚乳酸（PLA）随机蜂窝柱壳结构的制备。3D打印能够很好的满足轻质随机蜂窝柱壳结构参数（不规则度,相对密度）精度的要求,实现具有单一变量的复杂细观结构。（2）对3D打印的轻质随机蜂窝柱壳结构进行了准静态荷载试验,分析了芯层不规则度和相对密度对其准静态压溃性能的影响。结果表明,轻质随机蜂窝柱壳结构的变形模式受胞元不规则度的主导,平均压溃荷载依赖于相对密度,且随相对密度呈幂指数形式增加。进一步对该蜂窝柱壳结构填充的夹芯圆管结构进行了准静态荷载试验,分析了芯层不规则度和相对密度以及内外管几何参数对其准静态压溃性能的影响。结果表明,随机蜂窝夹芯圆管结构内外管变形模式受到内外管的结构尺寸和蜂窝芯层细观结构参数的影响,芯层与管壁之间的相互作用增强了结构的吸能性能。通过对随机蜂窝芯层细观结构参数的控制,影响夹芯圆管结构在压溃过程中芯层与管壁间相互作用的强度,从而改变其宏观力学性能表现。（3）进一步,采用细观有限元模拟研究了金属轻质随机蜂窝柱壳结构在准静态荷载下的轴向压溃行为。结果表明,厚径比增加可以提高结构的径向稳定性,金属轻质随机蜂窝柱壳结构的变形模式和平均压溃荷载与PLA材料的蜂窝柱壳结构相似主要受胞元不规则度和相对密度的影响。通过引入适用于多孔材料的刚性,理想塑性硬化模型（R-PH）,定量化地研究了随机蜂窝柱壳结构的压溃荷载与压溃应变之间的关系,并给出了金属轻质随机蜂窝柱壳结构的压溃性能随相对密度的变化关系。（4）在试验的基础上,基于细观有限元模型,研究了准静态轴向荷载下薄壁管尺寸和芯层细观结构参数对其压溃性能的影响和高速冲击下芯层细观结构参数对其压溃性能影响。结果表明,蜂窝芯层的不规则度和相对密度大的夹芯圆管结构内外管的变形模式趋向于非轴对称变形模式,内管的直径和壁厚越小,外管的壁厚越厚越趋向于轴对称变形模式。高速冲击荷载下,夹芯圆管结构的变形是从冲击端向支撑端发展的,使内外管变形越趋向轴对称变形且芯层参数对结构变形模式影响的趋势与准静态相同。高速冲击荷载下芯层结构的不规则度增大对夹芯圆管结构平均冲击荷载影响不大但比质量能量吸收有减小的趋势,芯层结构的相对密度越大夹芯圆管结构平均冲击荷载越大但比质量能量吸收不是一直增大的。基于有限元模拟,薄壁圆管,随机蜂窝柱壳结构和多孔结构填充圆管结构的理论提出了随机蜂窝铝夹芯圆管结构的准静态平均压溃载荷依赖于芯层结构相对密度的理论预测公式。（5）研究了梯度随机蜂窝柱壳结构及其夹芯圆管结构在不同冲击速度下的变形模式和压溃性能。结果表明,对于梯度随机蜂窝柱壳结构,梯度和荷载速度的不同,剪切带出现的位置和发展不同,且支撑端和冲击端的压溃力和变化趋势存在差异。速度越高越利于负梯度结构的能量吸收。基于密度梯度随机蜂窝柱壳结构在高速冲击下的变形规律结合冲击波理论,提出了γ≥0密度梯度随机蜂窝柱壳结构端部作用力的理论预测模型。梯度随机蜂窝夹芯圆管结构在准静态时均匀梯度随机蜂窝夹夹芯圆管结构的吸能效果好,中速冲击时负梯度随机蜂窝夹芯圆管结构吸能效果好,高速冲击时梯度随机蜂窝夹芯圆管结构的吸能性能优于均匀蜂窝夹芯结构且正梯度结构表现出更为优异的性能。