多胞结构由于其优异的机械物理等性能,可以广泛应用于汽车、航空航天、医疗卫生等各个领域,具有非常广阔的应用前景,成为了许多研究者研究的热点。多胞结构由于其可变的细胞形状可表现出许多特殊的机械行为。基于二维手性单元结构的旋转机理,提出的一种新型三维压缩-扭转多胞结构(3D CTCS),其不仅在轴向受压时,产生横向收缩现象,具有负泊松比效应,并且还会发生横向扭转的特殊效应,使得这种结构具有重要的研究价值。研究多胞结构的力学性能和变形机制要确定影响元胞形状的几何参数。此三维压缩-扭转多胞结构的形状取决于元胞夹角,元胞长度和元胞厚度三个几何参数。多胞结构的相对密度对多胞结构的机械性能有很大影响,通过三个几何参数,推导出相对密度公式,并研究了几何参数对相对密度的影响。本文对三维压缩-扭转多胞结构的力学性能研究主要分为三部分,即线弹性性能研究、压缩失效、几何参数梯度化研究。最后,通过3D打印技术制作了三维压缩-扭转多胞结构的样品,并进行了面内压缩实验,验证了理论分析和有限元分析结果的正确性。在线弹性性能研究中,利用梁理论推导出了有效弹性模量,泊松比和扭转角的解析表达式,与有限元计算具有很好的一致性,并讨论了元胞的变形过程。为了研究元胞的几何参数对力学性能的影响,建立了有限元分析模型,显示了多胞结构受压扭转的变形过程,充分考虑元胞夹角、元胞长度和元胞厚度系数对有效弹性性能、泊松比和扭转角的影响,表明元胞夹角对相对扭转角具有明显的几何非线性。对于多胞结构失效性能的研究,建立了弹性屈曲和塑性坍塌两种理论模型,推导出了发生弹性屈曲和塑性坍塌的极限应力理论公式,并通过分析此多胞结构发生失效的条件,得出此结构失效的唯一模式为塑性坍塌。为了分析各个几何参数对多胞结构非线性弹性阶段力学性能的影响和证明理论分析的正确性,建立了多胞结构轴向压缩失效的有限元模型,得出了各个几何参数对弹性模量、扭转角和坍塌应力的影响。功能梯度多胞结构比无梯度的多胞结构的性能更优异,具有很高的研究价值。本文对于此多胞结构功能梯度的研究主要是将几何参数中的元胞夹角和元胞厚度梯度化,并且分别设计了四种不同的梯度排列方式,通过建立有限元模型,分析两种几何参数和梯度排列方式对多胞结构线弹性阶段的有效弹性模量和扭转角的影响,从而得出最优的梯度排列方式,实现最好的力学性能。