剪纸艺术为结构的设计带来了新灵感,通过改变原材料的拓扑结构,使得材料/结构在物理性能上发生显著的改变,比如在光学、热学、声学和力学等方面都会有所体现。这种只改变其结构,不改变化学组成成分的设计,为国内外的科学研究人员以及工程技术人员在材料的设计上提供了参考的作用。本文主要将剪纸与结构设计相结合,对得到的结构进行了力学、声学等方面的研究。首先,建立了金字塔形剪纸结构的数值模型,推导其在载荷作用下结构沿Z方向的位移变化情况。为了对该数值模型的正确性加以肯定,通过改变几何参数或材料属性对九种情况进行分析,接着将所得到的结果与商业软件ABAQUS仿真分析得到结果进行对比。基于该剪纸结构,又在COMSOL Multiphysics5.3中模拟磁场驱动的三维结构的自组装,随着磁场强度的变化,预剪裁设计的二维图案可以转化为三维的立体结构。然后,设计了一种具有负泊松比特性的结构,并对基于带隙概念制备成的材料进行了隔振特性的验证。由于该类型结构的负泊松比特性与几何参数有着密切的联系,在这里建立了几何参数与泊松比函数的数值模型,并取三组不同的几何参数,将求的解析解与有限元分析结果相比较,以此来验证数值模型的正确性与适用性。考虑到周期性的结构往往具有带隙性质,研究其几何参数对带隙性质(有无、带宽和位置)的影响。在只考虑二维平面内振动的情况下(也即平面应力状态),对已有带隙性质的结构,将其周期性阵列,并沿X方向施加面内的不同频率的激励,观察结构的振动响应以验证其隔振的性能。