点阵超材料是一种轻质多功能周期性开口多孔多胞材料,具有传统材料所不具有很多优点。因在各个领域中有效应用而受到了国内外研究者的广泛关注。为此,本文对点阵结构开展详细研究试图完善其设计优化的方法和分析手段。首先基于仿晶体微观结构点阵超材料演化出的体心立方（Body-centered Cubic,BCC）点阵和面心立方（Face centered Cubic,FCC）点阵两种力学超材料,并将BCC延拓为广义体心立方（Body-centered Block,BCB）,采用理论分析和数值模拟结合的方法研究了其压缩特性与变形机理。其次,探索了点阵结构超材料宏观力学行为响应。最后基于组合拓扑设计方法,并采用3D打印技术设计和制备了多种新型高性能的组合型点阵结构,通过实验和数值模拟相结合的手段,详细的分析其力学行为。具体研究内容简述如下:（1）基于静态容许场和机动容许场分析了BCB和FCC的杨氏模量和屈服强度。对于BCB结构,通过调整初始夹角和水平夹角可以有效地提高其屈服强度。此外,在理论分析中考虑点阵的节点体积重合效应和弯曲/剪切效应能够更好地预测点阵在较大相对密度范围的力学性能。采用ABAQUS/Standard进行点阵的数值模拟获得了相关弹性常数,并和理论模型进行了对比。数值结果与理论结果吻合较好。（2）点阵的能量吸收能力不仅取决于其初始屈服强度和刚度,还有取决于其屈服后的响应。屈服后具有稳定的响应平台往往更具有作为能量吸收器的潜力。基于机动容许场的变形机制,本文考虑了小应变阶段的弹性效应和屈服后的大变形给出了BCB和FCC点阵的应力-应变曲线,并采用ABAQUS/Explicit对BCB和FCC点阵大变形响应进行了数值模拟,并和理论预测进行了对比。弯曲主导的BCB更倾向于Type I能量吸收模式,即线弹性至初始屈服强度后,应力-应变曲线呈现出一个稳定的应力平台至密实。随着初始夹角的增加,BCB从弯曲主导的变形机制逐渐转换为弯曲-拉伸主导耦合共同作用的变形机制。具有高初始夹角的BCB展现出类似Type II能量吸收模式,即这类能量吸收模式往往是在一个高的初始屈服强度后,应力急剧下降,没有出现稳定的应力平台。对于拉伸主导的FCC,这类高连通度的点阵结构更倾向于Type II能量吸收模式。这种力学响应机制往往限制了点阵结构作为能量吸收器的应用潜力。（3）基于之前对BCB和FCC力学行为的分析结果,本文提出了组合设计方法获得了几种新型的桁架点阵超材料。依据BCB和FCC两种点阵的优势,期望组合设计能够结合二者优点。这种新型桁架点阵的设计主要为了优化原点阵的力学性能,改善原点阵的响应模式,提高原点阵的能量吸收效率,等。结果表明,通过在FCC内嵌套Z-杆件（FCCZ）可以有效的提高点阵结构沿着该方向的强度和刚度。内嵌BCB的组合点阵（FCCBCB）在相同相对密度下,FCCBCB的比能量吸收均优于FCC,且相对密度大于等于0.2时,FCCBCB展现出更高的比强度和比刚度。此外,无论选择何种的基体材料,与所有研究的点阵相比,FCCBCB均能以更低相对密度获得稳定的变形模式,并且在整个研究的相对密度范围内其比吸能最好。简单立方（Simple Cubic,SC）和FCC的组合设计（FCCSC）可以很大程度的减少多孔结构的各向异性。FCCSC在所研究的相对密度范围内其各向异性程度指标（A）变化不大且都接近于1（相对密度0.05时的1.18到相对密度0.5的1.11）,表明FCCSC趋近于弹性各向同性。此外,在动态载荷下对组合点阵进行不同速度压缩下的数值模拟,并分析了组合点阵的动态增强项,结果表明,无论选择什么基体材料,FCCBCB均展现最高的动态压溃平台应力和应力波在FCCSC中传播最快。应力波在点阵结构中的传播速度不仅与点阵结构拓扑有关,还取决于基体材料的选择。最后通过实验验证了数值模拟结果。总之,通过组合拓扑设计可以宏观调控结构的力学性能,合理的设计可以在结构原有基础上有效地提高其承载能力和吸能特性。