薄壁金属管可作为结构的耗能构件,具有质量轻、制造工艺简单的特点,在汽车制造业、建筑行业、航空航天等领域得到广泛的应用。薄壁金属管的耗能是通过构件本身的塑性变形来完成,但由于缺少侧向约束,薄壁金属管的变形区间较大,容易发生局部失稳。随着泡沫金属制造工艺的日渐成熟,泡沫金属的工程实际应用得到长足的发展。泡沫金属具有密度小、泊松比小和受压变形稳定等优点,但由于其自身抗拉、抗弯性能较差,因此很难单独被应用。将泡沫金属填充薄壁金属能够很好地发挥两种材料的性能优点,是一种理想高效的能量吸收构件。本文以泡沫金属填充钢管构件与纯钢管构件为研究对象,通过试验以及数值模拟的方法对轴向准静态载荷纯钢管构件和泡沫金属填充钢管构件的承载能力、变形模式、应力分布和能量吸收特性进行了对比研究,主要工作如下:(1)对泡沫金属填充钢管构件进行了试验研究,以构件的长度和钢管的壁厚为参数,从承载力和变形两个方面对试验结果进行总结。将纯钢管及泡沫金属填充钢管在准静态轴向压缩下的数值模拟与试验结果进行了对比分析,结果表明:构件的轴力-位移曲线与发生的破坏模态吻合较好,从而验证了数值模型的正确性,为数值模拟参数化研究打下基础。(2)对纯钢管构件和泡沫金属填充钢管构件进行准静态轴压作用下的参数化数值模拟研究。以试件的长度、壁厚、截面和边长为变参数,从承载能力、变形、应力分布和能量吸收等方面对两种构件的受力性能进行对比研究。结果表明:泡沫金属填充钢管在准静态轴压作用下,其承载能力和总能量吸收均高于纯钢管;泡沫金属填充钢管和纯钢管的承载能力随着长度的增加而减小,随着壁厚、截面和边长的增大而增大;泡沫金属填充钢管构件的变形较纯钢管构件更加规律和致密,大应力区域也有所减小。(3)研究了带有初始几何缺陷的泡沫金属填充钢管构件在准静态轴压下的力学性能和吸能特性。建立了单点、对角点、同边点和三点缺陷形式下不同缺陷尺寸的有限元数值模型,从承载能力、变形和吸能特性方面对构件的性能状态进行研究。结果发现:四种缺陷形式下,第一峰值荷载随着缺陷尺寸的增大而减小,但对应的位移荷载随着缺陷尺寸的增大而增大;对角点缺陷形式的变形区间最大,同时,变形后峰值荷载和能量吸收总量也最大。