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三重周期最小曲面结构（Triply Periodic Minimal Surface,TPMS）是壳结构中的杰出代表,与以往常见的结构如桁架结构、栅格结构以及折纸结构相比,凭借自身的光滑外壳表面很好地避免了应力集中的问题。再加上结构内部具有较大的空间,TPMS结构近年来在高强度轻质材料和吸能材料领域备受关注。得益于增材制造技术的快速发展,使得制备TPMS这种复杂小巧的多孔结构得以实现。有关金属TPMS结构的力学行为和吸能特征的相关研究是力学和材料科学领域的一个研究热点。普通弹塑性金属TPMS结构的变形过程分为三个部分,第一为弹性变形阶段,第二为应力平台阶段,也是结构吸能的主要变形阶段,最后是密实阶段,故整个变形过程表现为单级吸能特征。许多学者展开了TPMS结构的功能梯度结构设计和研究,试图改变TPMS结构的变形机制和力学性能。但目前文献报道的TPMS结构的梯度设计并未能使其在吸能方面得到显著改善或实现功能方面的梯度特性。结构的多级吸能是指具有两个或两个以上的应力平台,可实现分级变形和多级保护为一体的特殊变形机制,这种设计和相关力学研究在文献中未见报道。本文通过对TPMS结构晶包壁厚的梯度设计以及利用马氏体相变材料的特殊变形机制来实现结构的分级变形和吸能,并利用选区激光熔融法（Selective Laser Melting,SLM）技术制备功能梯度的TPMS结构,并详细研究其力学性能和吸能表现。我们对两种类型的TPMS结构,即P（Primitive）曲面和G（Gyroid）曲面,进行了梯度设计和力学性能研究,主要的研究发现有:（1）通过有限元软件以316L不锈钢为本构关系对均厚的TPMS全尺寸模型进行准静态压缩力学模拟,仿真结果显示P曲面对局部变形和失稳敏感,而G曲面的均匀变形和应变硬化更为显著。而且在相对密度相同的条件下,G曲面的吸能要明显优于P曲面。（2）通过有限元软件以316L不锈钢材料为本构关系对具有壁厚梯度的TPMS全尺寸模型进行准静态压缩力学模拟,发现通过调控不同层的晶胞壁厚及通过添加阻隔层的结构设计,可有效地打破原有的双剪切带区域的应力集中现象,并展现出独特的分级吸能的力学行为。对应的压缩实验结果所显示的力学行为与仿真结果基本吻合,实现了316L不锈钢的双级吸能特性,并可调控第二级吸能的平台应力在60MPa-100MPa的范围内变化,两级应力平台的长度比由2/5变化至5/2,两级吸能总量的比由1/4变化至1/2。（3）均匀壁厚的镍钛合金TPMS曲面的力学行为对壁厚敏感,随着壁厚的增加,P曲面和G曲面的强度和塑性都表现出显著提升的趋势。在P曲面中,随着壁厚从0.3mm增加至0.55mm,其断裂强度从88MPa提升至364MPa,塑性从14.07%提升至16.08%;在G曲面中,随着壁厚从0.3mm增加至0.55mm,其断裂强度从278MPa提升至832MPa,塑性从20.48%提升至28.48%。G曲面的塑性明显好于P曲面,这是由于G曲面不会像P曲面一样在压缩过程中发生严重的局部弯曲,故整体的变形能力更强。（4）均匀壁厚的镍钛合金TPMS曲面在压缩实验过程中出现了分级变形和吸能特征,第一级吸能是由于应力诱发马氏体相变所致,第二级吸能是由于马氏体的屈服和塑性变形所致。在循环压缩过程中镍钛合金TPMS结构呈现出少量的超弹性,这是由于所制备的镍钛合金相变温度特征所致,卸载时逆相变不能充分实现。（5）镍钛合金样品的性能表现与316L样品相比相差很多,例如镍钛合金样品G6相对密度为78.19%时,其吸能为31.12 J/g,低于相对密度为25.95%的316L不锈钢样品Gra-G2的吸能32.11 J/g。且相对密度为60%的镍钛合金P6吸能8.95J/g远远低于316L不锈钢样品Gra-P7的吸能22.28 J/g。这是由于3D打印的镍钛合金的脆性特性导致的。