泡沫金属作为一种多孔结构材料,具有相对密度小,应力响应恒定,能量不可逆转换和比吸能高等特点,在航天工业、交通运输以及军事防护领域常被用作缓冲吸能结构材料使用。泡沫金属作为高性能吸能材料吸引了广泛的研究兴趣,已有的研究工作较多集中在探讨泡沫金属在单轴加载下的力学行为。但是,在实际情况中,泡沫金属受到的载荷经常是复杂的。例如,填充在汽车保险杠的泡沫铝受到冲击侵彻时主要受压剪复合加载作用而破坏。因此我们有必要对泡沫金属在多轴加载下的宏观力学行为进行研究。本文以“发展实验方法-认识力学行为-建立屈服面”为主线,设计了径向受约束被动加载和压剪复合主动加载两种多轴加载装置,对泡沫铝在多轴加载下的宏观力学行为和变形过程进行了研究。首先,研究了约束的施加对泡沫铝力学性能参数的影响,包括对泡沫铝的屈服强度,压实应变,能量吸收能力等的影响。然后通过压剪复合加载实验确定了泡沫铝在压剪空间下的屈服面,本文的研究对于认识泡沫材料多轴加载的力学行为和破坏机理、对超轻质材料的工程应用和多学科交叉发展均具有重要意义。首先,本文研究了泡沫铝试样的尺寸(试样高度和底面截面直径)对材料力学性能的影响,确定了本文试样的尺寸为D32mm×h10mm,从而消除了材料的尺寸效应。然后,通过在三轴试验机上添加刚性套筒实现泡沫铝的径向受约束被动多轴加载,研究约束的施加对泡沫铝力学性能参数的影响。实验表明:闭孔泡沫铝的屈服强度与约束无关,仅与相对密度有关。径向约束下泡沫铝有更明显的应变硬化。约束的施加稍微降低了压实应变,但吸收的总能量也大大增加。之后,通过添加斜端面垫块和长方体套筒,在三轴试验机上实现对闭孔泡沫铝的压剪复合加载,研究了压剪复合加载下泡沫铝的宏观力学行为。通过受力分析,进而确定了材料的屈服面。通过建立十四面体压剪复合加载有限元模型,验证了上述压剪复合加载实验得到数据的可靠性,并利用LS-DYNA进一步分析了材料密度和胞孔尺寸两个重要参数对材料屈服面的影响。最后,通过改进分离式霍普金森杆压缩实验装置,研究了动态压剪复合加载下泡沫铝的力学响应,分析了压剪复合加载下材料的破坏过程以及材料的应变率效应。通过有限元仿真分析确定了动态加载下材料的屈服面,结果表明:加载速度增大,材料屈服面发生扩张。