针对高过载、宽脉冲的大能量冲击试验环境难以模拟的问题,以“十三五”预研项目为背景,选取空气炮为冲击试验方式,以蜂窝铝为缓冲材料进行冲击波形数值仿真研究。分析蜂窝铝异面力学性能,利用LS-DYNA有限元软件建立弹丸侵彻蜂窝铝模型,模拟侵彻波形的发生过程。理论分析侵彻过程中弹丸的侵彻阻力,比较不同侵彻速度对侵深的影响。并将有限元数值模拟结果与解析理论计算结果进行对比,验证了有限元模型的准确性。通过对不同工况的模拟,比较蜂窝铝相对密度、胞孔角度,冲击速度和弹头形状对冲击加速度波形的影响。研究发现相对密度、胞孔角度、冲击速度影响加速度峰值和脉宽,弹丸形状影响冲击波形状。采用全参数试验,对比三种常用的近似模型方法,选用EBF神经网络及ASA算法与LSGRG算法相结合的组合优化策略,对冲击峰值及脉宽进行优化,优化结果满足标准。基于串联式缓冲结构,建立弹丸侵彻蜂窝铝夹芯板动力有限元模型,模拟夹芯板受冲击过程。对比蜂窝蒙皮和蜂窝芯层的吸能性能,发现冲击载荷随着蒙皮厚度的增加而提高。选择合适的蒙皮厚度,以蜂窝铝芯密度为设计变量,提出一种基于串联结构的冲击波形设计方法,通过该方法获得了满足容差标准的半正弦冲击波。本文研究结果对以蜂窝铝为缓冲材料的冲击环境设计及冲击试验参数选择有一定的参考价值。