力学超材料作为超材料研究领域的研究热点之一,凭借其传统材料所不具有的超常力学性能及功能而受到密切关注。在众多具有超常力学性能的超材料中,一类可通过热膨胀和泊松比同时调控来实现材料变形调控的力学超材料成为当前的研究热点。然而,在目前的文献报道中,大部分超材料却只能够实现单一的热膨胀或者泊松比调控,无法应用于热场和力场耦合服役环境下的变形调控。本文在平面热膨胀可调控的超材料基础上,设计了三维热膨胀可调控的超材料,并进一步在单一热膨胀可调控功能上集成了泊松比可调控的功能,设计了热膨胀和泊松比可同时调控的二维和三维超材料,并对以上超材料的功能调控及力学性能开展了系统的理论分析和数值验证,主要成果包括以下几点:本文设计了双材料三棱锥和四棱锥胞元的三维热膨胀可调控超材料,并对其热膨胀系数进行了理论推导和数值验证,分析表明了在合理选取组分材料及几何参数的情况下,能够实现由负到正的大范围热膨胀调控。为了解决单个胞元热膨胀系数各向异性的问题,本文提出了对多胞元进行一定规则的排列分布,从而获得具有各向同性热膨胀系数的组合胞元三维超材料。最后,本文提出了可将任意空间桁架结构重构为具有指定热膨胀系数的空间结构的不动点方法。在单一热膨胀可调控的超材料基础上,本文进一步集成了泊松比可调控这一功能,设计出了热膨胀和泊松比可同时调控的二维超材料。并对其几何设计准则及对应约束条件下的调控能力进行了详细分析,进一步对其热膨胀和泊松比调控功能开展了理论解析推导和数值仿真分析。结果表明该平面超材料可实现热膨胀及泊松比由正到负的同时宽幅调控,调控区间的大小则取决于杆件的热膨胀系数及几何参数。在二维热膨胀和泊松比可同时调控的超材料基础上,本文设计了可实现热膨胀和泊松比可同时调控的三维超材料,采用微分法及卡式定理详细推导了三维超材料的热膨胀系数及泊松比的解析表达式,并采用有限单元法建立了相应的数值计算模型。其结果表明本文设计的三维超材料也可实现热膨胀及泊松比由正到负的宽幅调控。此外,本文揭示了三维超材料的热膨胀和泊松比共享多组角度参数,因此,如要实现特定的调控功能耦合则需要对角度参数进行合理的取值设计。本文的研究工作实现了热膨胀和泊松比调控的集成一体化,为将来其他多功能集成化超材料的设计提供了一定的研究思路和方法。