缓冲吸能结构是实现汽车被动安全的重要途径,可以有效改善汽车的行驶安全性。机械超材料的出现为吸能结构的设计提供了新的思路,其中,具有双稳态特性的吸能超材料在实现能量吸收的同时具备可恢复性。本文针对汽车被动安全高效吸能的应用需求,研究设计了基于双稳态特性的可恢复斜梁吸能结构,通过有限元模型分析了双稳态斜梁结构的静力学和动力学特性,提出了基于截面尺寸与位置协同优化的稳定跳跃阈值双稳态结构设计方法,通过变结构参数、变截面尺寸设计给出了阵列吸能结构有序变形的控制方法。主要研究工作包括:(1)提出了基于截面尺寸与位置协同优化的稳定跳跃阈值双稳态结构优化设计方法,得到了不同方向载荷作用下具有稳定跳跃阈值特性的新型变截面双稳态结构,借助有限元方法系统分析了双稳态斜梁结构跳跃变形过程,得到了影响斜梁稳态阈值力的关键调控参数,有效降低了吸能结构对载荷方向的敏感性;(2)分析了不同加载方式(静态与不同速度动态加载)对双稳态吸能结构跳跃特性的影响关系,研究了斜梁阵列的静力学与动力学特性,得到了阵列结构在不同载荷状态下的吸能响应,实现了静力双稳态与动力多稳态特征的有效调控;(3)设计了具有渐进变形特性的阵列式吸能结构,提出了基于截面尺寸和位置的变形顺序控制方法,研究并数值验证了单胞结构长度、厚度、倾斜角度以及单胞布置方式对阵列变形顺序的影响关系,为阵列吸能结构的应用提供设计依据。