冲击碰撞现象广泛存在于人类生产生活中,碰撞危害与人类的生命及财产安全息息相关,因此设计高效的安全防护结构以抵抗冲击带来的伤害至关重要。轻质材料作为汽车等工程装备防护设计中的优选已被广泛应用,其中,蜂窝作为典型的轻质材料由于其特有的力学特性受到广大研究者的关注。本文提出了一种新颖的基于三角形仿生设计的自相似层级蜂窝结构。为揭示该自相似层级蜂窝在多工况下的冲击力学响应,论文建立并开发了实验模型,数值模型与理论分析模型,具体的研究内容主要包括以下两方面:(1)自相似层级蜂窝结构的面内冲击特性研究,分别采用了实验与数值分析的方法。首先,通过将自相似层级蜂窝与常规三角形蜂窝的力学响应进行对比,结果显示具有层级特性的蜂窝结构在面内冲击下具有更加稳定的塑性坍塌形变与更高的应力水平。表明结构的自相似层级组织方式能较好的改善其面内冲击力学行为。随后,分析了自相似层级蜂窝在不同层级设计因子、相对密度等几何参数下的力学响应规律,发现结构的几何参数对其力学性能具有较大影响。最后,基于自相似层级蜂窝形变模式的主要特征与简化的等效能量平衡关系,推导并验证了层级蜂窝结构的平台应力理论模型,为预测自相似层级蜂窝结构的面内冲击力学响应提供了理论参考。(2)自相似层级蜂窝结构的面外冲击特性研究,首先基于超折叠理论,建立了自相似层级蜂窝结构的面外冲击力学理论模型,采用数值分析与理论预测方法的对比验证了数值模型的可靠性。随后,开展了自相似层级蜂窝与常规单胞蜂窝、双层蜂窝结构的抗冲击耐撞性对比分析,研究发现具有层级特性的蜂窝能显著改善面外冲击工况下的折叠溃缩模式与碰撞力承载水平。最后,基于自相似层级蜂窝的形变模式与碰撞力变化特征,进一步研究并揭示了其在不同层级设计因子、相对密度与胞型排布规格数量等设计参数下的力学特性,以此获得不同设计参数与耐撞性指标之间的响应规律,为新型自相似层级蜂窝的面外抗冲击耐撞性设计提供了有效的指导和理论支撑。