随着夹层结构材料在汽车、航空航天、机械等领域的高重量及高能耗装备中的不断推广应用,如今单一的夹层结构并不能满足所有工程设计要求,需要开发比能量吸收高,强度高的新型组合型复合材料。夹芯层是夹层结构的重要组成部分,填充泡沫材料后会提高夹层结构整体的承载能力及能量吸收能力。本文以类方形蜂窝夹芯层为研究对象,采用理论分析、仿真分析及实验相结合,对聚氨酯泡沫塑料填充等壁厚类方形蜂窝夹芯结构吸能特性进行研究,主要研究内容为:(1)运用改进Gibson公式及能量法推导出等壁厚六边形蜂窝夹芯等效弹性常数,利用类方形蜂窝是特殊六边形蜂窝的特性,求出等壁厚类方形蜂窝夹芯结构等效弹性参数计算公式;运用有限元法,分析了类方形蜂窝夹芯泊松比处于正泊松比与负泊松比之间的临界零值;加工出等壁厚类方形蜂窝试件,并对其进行面内压缩以验证推导出的理论计算公式。(2)采用数值模拟方法分析聚氨酯泡沫填充等壁厚类方形蜂窝夹芯受不同速度面内冲击载荷的动态响应、变形模式以及能量吸收能力,同时与未填充类方形蜂窝面内冲击特性进行对比。发现未填充类蜂窝夹芯层中更容易被压溃,在填充泡沫塑料后,类方形蜂窝夹芯在面内冲击载荷作用下容易发生屈曲失效且其能量吸收能力与冲击速度并无太大关联度,但其比能量吸收相对未填充类方形蜂窝夹芯得到了较大提升,且能量吸收过程相对稳定。(3)从蜂窝夹芯层面外冲击的角度,分析泡沫填充等壁厚类方形蜂窝夹芯受不同速度面外冲击载荷时其动态响应、变形模式及能量吸收能力,并与未填充类方形蜂窝夹芯面外冲击特性进行对比。发现经泡沫填充后,类方形蜂窝夹芯面外冲击时的能量吸收能力得到极大程度提高,其变形模式随着冲击速度增加而表现出明显的惯性效应,但其峰值应力也相应增加,而未填充类方形蜂窝夹芯变形模式并未随冲击速度增加而产生明显变化,同时利用仿真结果建立了类方形蜂窝夹芯面外冲击吸能特性评价指标函数-比吸能及能量吸收效率。本文研究成果为轻量化材料和结构的创新设计提供了新思路,具有重要的理论研究意义和应用价值。