金属泡沫夹芯结构是近年来出现的一种新型夹芯结构，它在作为结构承载的同时兼有缓冲吸能、吸声、降噪及轻质等优越性能，已被应用于航空、航天及航海等高科技领域。目前各国学者研究的金属泡沫夹芯结构其面板多为金属面板，但复合材料面板金属泡沫夹芯结构要比金属面板金属泡沫夹芯结构具有更明显的优势，如比强度高、比刚度大等，相应的研究工作还处于初级阶段，有许多问题需要进一步研究和探讨。本文针对金属泡沫及其复合材料夹芯结构，从其拉伸、压缩、剪切、弯曲及局部载荷作用下的基本力学性能、失效模式及损伤机制角度进行了试验、理论和数值分析。　　第一章从制备工艺、力学性能等几个方面对金属泡沫及其夹芯结构进行了简要概述，并阐述了本文选题的目的和意义及主要研究内容。　　金属泡沫夹芯结构是由面板和芯子构成的，对夹芯结构进行理论分析，数值模拟及优化设计，都需要面板和芯子的基本力学性能参数。因此，第二章首先介绍了面板的制备过程和金属泡沫芯子的结构与表征；随后对复合材料面板进行了拉伸力学试验和有限元分析，以确定其拉伸力学性能；最后对金属泡沫进行了拉伸、压缩及剪切试验，得到了铝泡沫拉伸、压缩及剪切基本力学性能参数，同时，分析了其断口形貌和破坏模式。　　第三章主要研究了铝泡沫复合材料夹芯结构的弯曲和面内压缩力学性能。首先对夹芯结构在弯曲和面内压缩载荷下可能出现的失效模式进行了分析，给出了各种失效模式对应的失效载荷计算公式。通过对铝泡沫复合材料夹芯结构的三点弯曲和面内压缩试验，得到了铝泡沫复合材料夹芯结构的弯曲和面内压缩力学性能及失效模式。从理论上预报了铝泡沫夹芯梁的弯曲刚度和在三点弯曲下可能出现的失效模式及失效载荷，与试验结果吻合较好。最后将有限元计算和理论分析得到的铝泡沫复合材料夹芯板在面内压缩载荷作用下的屈曲载荷与试验结果进行了对比，三者吻合较好。　　第四章首先根据闭孔韧性铝泡沫的自身特点，基于弹塑性断裂力学分析方法设计了闭孔泡沫断裂韧性实验，采用裂纹尖端张开位移（CTOD）作为其断裂韧性指标。随后，针对本文设计的铝泡沫复合材料夹芯结构的特点，采用改进的 CSB断裂试验，对铝泡沫复合材料夹芯梁进行了断裂试验，得到了铝泡沫复合材料夹芯结构面芯间的界面断裂韧性及其失效模式，还研究了芯子厚度对界面断裂韧性的影响。最后，采用 ABAQUS有限元软件对铝泡沫夹芯结构进行了有限元数值模拟，发现有限元模拟结果和断裂试验结果及失效机制吻合较好，从而验证了数值模型的有效性。　　第五章对闭孔铝泡沫及其夹芯结构进行了压痕试验，研究了铝泡沫及其夹芯结构在不同压头形状、尺寸、锥角、不同铝泡沫相对密度及边界条件下的压痕响应及吸能特性，探讨了铝泡沫及其夹芯结构的准静态压痕微观变形机制，并求得了铝泡沫的压痕力学性能参数。基于试验结果建立了压痕硬度、铝泡沫吸能能力、能量吸收率与压头尺寸、压头锥角及铝泡沫相对密度之间的关系。最后通过对铝泡沫复合材料夹芯结构在球压头作用下压痕试验，发现其损伤模式为基体开裂、纤维断裂、层间分层以及铝泡沫的屈服。　　第六章采用有限元方法对铝泡沫在不同形状、锥角压头作用下的压痕响应进行了数值模拟。揭示了压痕试验中观察到的铝泡沫在三种不同形状压头下的压痕不同变形区形状形成原因，分析了铝泡沫在不同形状、锥角压头作用下的位移场和应力场变化情况，并研究了铝泡沫在不同压痕深度时的位移场和应力场变化情况。最后，将有限元模拟结果与试验结果进行了对比，验证了有限元模型的有效性。