泡沫金属以其高比强度、比刚度、以及良好的吸能效果等其它优良的性能,而被广泛应用于航空航天、车辆船舶和建筑工程等领域。研究人员对泡沫金属在准静态和动态单轴/多轴加载下的力学特性进行了大量的研究,并且取得了很多成果。与传统连续介质材料不同,泡沫金属具有多孔性,其在动态载荷作用下会表现出应力增强现象和局部变形现象,同时由于塑性可压缩性,其在多轴载荷作用下的力学行为也与传统连续介质材料不同。本文旨在研究上述特性,对泡沫金属的单轴/多轴加载下的静动态力学行为进行全面深入的讨论。针对泡沫金属单轴动态特性问题,本文首次建立了基于动态锁定应变的理想化材料模型,以及动态能量吸收理论模型,并且开展了准静态/动态单轴压缩试验验证。针对多轴加载问题,本文确定了泡沫金属的塑性泊松比并且改进了原有的屈服准则,开展了准静态/动态压剪试验,并且基于单胞细观模型对泡沫金属在压剪下的屈服机理进行了讨论。具体的研究内容包括:(1)采用万能试验机和直接撞击式霍普金森杆(DHPB)开展了泡沫金属的准静态和动态单轴压缩试验。泡沫金属在高速冲击下会表现出明显的应力增强现象。高速摄像机拍摄的照片显示,在高速冲击载荷下,泡沫试件有更明显的局部变形现象。由此表明泡沫金属的锁定应变不是一个常数,而是随着冲击速度变化的。(2)开展了泡沫金属的三维细观有限元模型的建模研究。建立了三维细观Voronoi有限元模型,以及基于X射线计算机断层呈像技术(Computed tomography,CT),重构了真实的泡沫金属的三维细观有限元模型。综合考虑三维Voronoi细观有限元模型,以及三维CT扫描图像细观有限元模型的特点,包括计算效率和计算精度,这两个模型分别被用来研究泡沫金属的大变形行为和屈服行为。(3)首次提出并定义了动态锁定应变,并且建立了刚性-理想塑性-动态锁定应变(RPPDL)材料模型。研究结果表明,动态锁定应变随着冲击速度的提高而增大。动态锁定应变可以揭示泡沫金属局部变形的密实程度。RPPDL模型可以准确地描述泡沫金属在动态载荷作用下的局部变形场现象,可以更准确地预报泡沫金属的应力增强现象。(4)研究了泡沫金属的动态能量吸收特性与塑性冲击波传播规律的关系,首次建立了动态能量吸收理论模型。泡沫金属在冲击载荷作用下,胞元被逐层压溃,在宏观上表现为塑性冲击波的传播和反射,造成了其动能和内能不断变化。根据动态能量吸收理论模型,研究了泡沫金属的动态吸能机理,该理论模型可以准确地预报泡沫金属的能量变化规律。同时,本文还研究了惯性效应和基体材料应变率效应对塑性冲击波的影响。(5)确定了泡沫金属的塑性泊松比,并且基于塑性泊松比建立了改进的Miller屈服准则。根据CT扫描图像细观有限元模型,研究了泡沫金属在不同的三轴或双轴复杂应力状态下的屈服行为,得到了平均应力-等效应力平面上的数值屈服面。改进的Miller屈服准则可以更准确的预报泡沫金属的屈服面。研究了塑性泊松比对常见的屈服准则的影响,研究结果表明增大塑性泊松比,理论屈服面呈现外扩的趋势。(6)开展了泡沫金属的准静态/动态压剪试验,并且基于八面体单胞模型分析了其在压剪作用下的屈服机理,建立了唯象的准静态和动态屈服准则。研究表明,在动态和准静态压剪载荷作用下,泡沫试件的整体承载能力随着加载角度的增大降低。与此同时,法向应力不断减小,切向应力不断增大。在动态压剪载荷作用下,法向应力和切向应力有明显的增强现象,屈服面呈等向强化趋势。在切应力作用下,泡沫试件会沿着剪切方向形成一个变形带,初期的变形集中在该变形带上。本文采用理论分析、数值仿真和试验相结合的方法,对泡沫金属在准静态和动态单轴/多轴加载下的力学行为进行了深入的研究。本文的研究思路和研究结论可以指导泡沫金属的设计与应用。