蜂窝夹芯板结构由于它们的比强度高、比刚度高以及优异的抗压缩性,可以作为优异的缓冲吸能材料广泛用于运输、包装和风力发电等领域。因此本文对壁面开孔蜂窝及其层级结构进行数值仿真研究,其主要内容如下:(1)为探讨壁面开孔蜂窝在准静态异面压缩下的平均压缩应力,基于能量原理,以开孔“Y”型单胞为研究对象,推导了壁面开孔蜂窝结构的平均压缩应力计算式。通过建立不同孔边比的有限元模型,研究了平均压缩应力计算式中延展面积的影响因子,在尺度因子为1的情况下,延展面积影响因子与孔边比成线性关系。通过对具有不同厚边比的壁面开孔蜂窝平均压缩应力的数值计算,验证了理论计算式的准确性,并探讨了孔形状和尺度因子对平均压缩应力的影响。结果表明,壁面开孔蜂窝结构的平均压缩应力主要受绞线的变化及延展面积的影响,平均压缩应力随孔边比的增大而减小,当尺度因子增大时,其延展面积会减小,与尺度因子为1时相比,当尺度因子增大到使压缩过程较稳定时,平均压缩应力下降40%左右,但峰值应力变化不大。(2)建立多组不同孔边比和不同相对密度的壁面开孔自相似层级蜂窝的前五阶有限元模型,并进行其异面压缩的数值模拟。探讨相对密度、阶次对壁面开孔自相似层级蜂窝结构的压缩变形模式、压缩力以及能量吸收的影响。自相似层级设计可以大幅度提升壁面开孔蜂窝结构的压缩性能。低阶的壁面开孔自相似层级蜂窝整体结构变形更加均匀,折叠过程更加稳定。高阶壁面开孔层级蜂窝压缩过程容易出现内凹外凸、折断以及倒塌等不稳定现象。第一到第四阶壁面开孔自相似层级蜂窝面外平台压缩力和吸能收性能较普通正六边形蜂窝(第零阶)有了较大的增长,与此同时,峰值压缩力也有一定程度的降低。(3)对壁面开孔蜂窝进行了正三边形的非自相似层级设计。研究了壁厚、孔边比对不同阶次壁面开孔非自相似层级蜂窝结构的压缩变形模式、压缩力以及能量吸收的影响,并对比了不同阶次壁面开孔的力学性能差异。低阶与高阶非自相似壁面开孔层级蜂窝两者的平均压缩力和峰值压缩力相差不大;高阶壁面开孔非自相似层级蜂窝的吸能性能高于低阶壁面开孔非自相似层级蜂窝,相同参数的高阶壁面开孔非自相似层级蜂窝的比吸能高于低阶壁面开孔非自相似层级蜂窝(λ=0.3,t=0.1mm除外)。本文通过对壁面开孔设计的蜂窝结构以及层级优化设计的壁面开孔蜂窝结构的研究,所得结论对蜂窝夹芯板的研发设计具有重要的现实意义与指导价值。