多胞材料具有优越的抗爆炸抗冲击性能,常被用作车辆,高铁,航空航天等领域的能量吸收结构和耐撞装置。在准静态加载速率下,多胞材料的应力应变曲线呈现出弹性段、平台段和压实段,且该应力应变曲线可以认为是多胞材料在准静态下的本构行为。在动态冲击下,多胞材料的力学行为表现出变形局部化和应力增强两个特征,但其动态应力应变曲线到目前为止并不清楚。最近,Zheng等通过细观有限元模型结合局部应变场和边界应力得到了多胞材料在高速冲击下的应力应变状态点,并提出了相应的率相关、刚性-塑性硬化(D-R-PH)冲击波模型,但该研究也仅仅适用于高速冲击下的情形。在中等冲击速度下,多胞材料的变形模式不再是逐层压溃的压缩行为,很难再通过单一的冲击波理论来进行近似表征,故在中等冲击速度下的多胞材料的力学行为研究变得极为困难。本文利用波传播法(该方法不需要依赖于材料本构或冲击波假定)研究多胞材料在动态冲击下的应力应变状态点,揭示了多胞材料在不同冲击速度下的应力应变曲线,并得到了一条完整的、唯一的动态应力应变曲线。除此之外,本文还探究了多胞牺牲层在爆炸载荷下的动态力学性能,并提出了多胞牺牲层临界长度的经验公式和渐近解。波传播法是通过材料试样传播信息结合初始/边界条件来反推材料的应力应变曲线的一种方法,其最大优势为不需要提前引入材料试样的本构假定。本文基于多胞材料的细观有限元模型的Taylor冲击实验,通过Lagrangian分析法(一种波传播法)研究了多胞材料的动态力学行为并得到了多胞材料在不同冲击速度下的局部应力应变曲线。局部应力应变曲线呈现出弹性加载,塑性变形和弹性卸载三个阶段,通过提取局部应力应变曲线中卸载段前的临界应力应变状态点,本文得到一条动态应力应变曲线。该动态应力应变曲线与Taylor冲击实验的初速度无关,却依赖于多胞材料的变形模式(准静态,过渡和冲击模式)。与准静态应力应变曲线比较,动态应力应变曲线中的压实段表现出更强的塑性硬化效应,由此可得出多胞材料的率效应在动态冲击研究中并不能被忽略。在冲击模式下,多胞材料的压实应变比准静态下的应变大很多,该现象表明在动态冲击下,多胞材料被压得更加密实；而在过渡模式下,多胞材料的动态应力明显比准静态应力高,表明在过渡模式下的局部惯性效应并不能忽略。本文还进一步分析了多胞材料的应变率敏感性和速率敏感性,结果表明多胞材料的初始压溃应力表现出明显的应变率敏感性,而压实段呈现出速率敏感性。在高速冲击下,多胞材料的动态行为可以通过冲击波模型近似表征。然而许多冲击波模型参数确定均基于多胞材料的准静态应力应变曲线,并没有考虑动态下的应力应变特征。本文通过提取多胞材料在动态冲击下的特征关系,如冲击波速度和冲击速度之间的关系,波后应变和冲击速度之间的关系等,分析各个冲击波模型的合理性和可靠性。结果表明在高速冲击下,率相关、刚性-塑性硬化模型能很好地表征多胞材料的动态行为。根据跨过冲击波波阵面的守恒条件,给出了反测多胞材料的D-R-PH冲击波模型参数的实验方法。在应用方面,多胞材料具有优越的能力吸收和抗爆炸性能。本文采用刚性-塑性硬化模型(R-PH)分析了多胞牺牲层在爆炸载荷下的力学性能。对多胞牺牲层在三角爆炸载荷作用下的应力波传播建立了一维冲击波模型,得到了冲击波在多胞牺牲层中传播的控制方程,并揭示了冲击波在多胞牺牲层中的传播特征。通过参数分析法揭示了多胞牺牲层中附加质量块质量和爆炸载荷强度对牺牲层设计结果的影响。本文还将基于刚性-塑性硬化模型(R-PH)和刚性-理想塑性-锁定模型(R-PP-L)设计的多胞牺牲层的抗爆炸性能进行对比,说明基于R-PP-L模型设计的多胞牺牲层存在着风险性和不合理性。多胞牺牲层的临界长度,即牺牲层恰好吸收完爆炸载荷时的长度,为工程设计比较关心的一个指标。因此,本文通过量纲分析研究了多胞牺牲层临界长度,分析结果表明多胞牺牲层临界长度主要跟三个无量纲参数有关系,并通过控制变量法得到了多胞牺牲层的经验公式。本文进一步通过正则摄动法分析得到了多胞牺牲层临界长度的渐近解。然而,复杂的渐近解形式将限制其在工程设计中的应用,所以本文建议在工程设计中应当选择形式简单的经验解作为多胞牺牲层的临界长度设计标准。最后,通过基于三维Voronoi技术的细观有限元模型验证了基于R-PH材料模型的多胞牺牲层的设计准则。