现代科技的飞速发展对材料的属性提出了更高的要求,而某些属性在自然界中很少存在甚至超出了自然材料的范畴,研究和设计具有新的特殊性能的材料便成了学术界和工程领域的重要课题。在学者对传统材料的力学性能进行改进的过程中,一系列具有特殊性质的材料也逐渐显露其广阔的应用前景,这其中就包括负压缩性材料。不同于普通材料在静水压力作用下沿各个方向产生收缩变形,负压缩性材料在静水压的作用下反而会沿某一方向或是某几个方向进行膨胀。目前对于负压缩性材料的研究存在一些局限性,主要表现在研究人员所提出的用于获取负压缩性的模型仍以二维结构为主,虽然二维结构便于分析,但将三维结构简化为平面结构进行理论分析时,有时会出现理论数据与实验所得数据不能较好吻合的情况,而且有时从二维结构得出的理论结论也会与实际结论不相符,又考虑到目前可以获得负压缩性的三维模型仍然较少,且结构过于复杂,因此对于三维负压缩性结构的设计及其力学性能的研究存在着较大的发展空间和研究意义。针对存在的问题,本文以二维酒架结构为设计基础,设计了两种三维负压缩性结构,建立了相应的理论模型,探究了几何尺寸对负压缩性的影响,并通过对比选取了具有更多优越性的铰接八面体结构进一步的仿真分析以及力学性能的实验研究。具体研究工作包括以下几个部分:1.以二维酒架结构为设计基础,构建了两种三维结构,即铰接六面体结构和铰接八面体结构。利用受力分析法和能量法推导出了相应的理论公式包括弹性模量、泊松比和压缩性,根据这些理论公式,着重分析了几何尺寸包括杆长比l1/l2和角θ1对压缩性的影响。最后,通过对比选取具有更大负压缩性的铰接八面体结构作进一步研究。2.利用有限元软件ANSYS建立了3组共15个不同几何尺寸的有限元模型,通过仿真计算,研究并分析了铰接八面体结构的弹性模量和泊松比等基本力学性能,并根据线压缩性公式推导出了相应模型在OX1、OX2和OX3三个方向线压缩性结果。利用MATLAB软件将这些数据绘制出相关曲线,并通过与理论结果的对比分析,既证明了有限元模型的有效性,又验证了理论结果的正确性。3.通过3D打印技术完成了实验构件的制作,并通过机械法完成了对实验构件的弹性模量和泊松比的测量,根据实验数据绘制出了弹性模量、泊松比和线压缩性曲线的实验结果与仿真结果的对比图,通过对比发现,尽管实验结果与仿真结果之间存在误差,但两者变化趋势相同,且通过实验测得铰接八面体结构确实可获得负压缩性,且实验结果与仿真结果及理论结果有着较好的近似性,由此进一步证明了理论推导和仿真计算的合理性与准确性。