折叠夹芯结构是一种新型的三维可展复合材料夹芯结构,具有轻质量、高强度等优异的力学性能,在工业装备轻量化领域拥有很好的应用前景。但是,面板与折叠芯子之间的空隙形成中空结构,这使得折叠夹芯结构在抗弯曲及抗冲击方面并不具有优势,所以探索一种提高折叠夹芯结构刚度及吸能特性的方法尤为重要。基于此,本文在制得折叠夹芯结构的同时,探索了使用聚氨酯泡沫充填折叠夹芯结构的工艺方法,并通过力学试验和数值仿真的方法,对泡沫充填前后折叠夹芯结构的静态压缩及三点弯曲过程进行了研究。首先,探讨了折叠结构三维结构参数与二维结构参数的关系,通过推导给出了折叠芯子三维及二维结构参数之间的转化公式,为折叠结构的设计与制备奠定基础。同时,以江苏天鸟C-03P-200碳纤维和Kevlar-49芳纶纤维为原材料,采用热压成型工艺制成了折叠芯子,得到了基于时间、压力、温度三大工艺参数的最佳工艺方案。面板材料为3240环氧树脂板,通过粘结剂与折叠芯子构成折叠夹芯结构。采用自下而上的自由发泡法,以聚氨酯AB料为原料,对折叠夹芯结构进行了发泡填充,结果表明,聚氨酯泡沫能够依靠自身膨胀均匀填充于面板与折叠芯子之间的空隙中,具有良好的填充效果。其次,对泡沫充填前后的折叠夹芯结构分别进行了单向压缩试验和三点弯曲试验。通过压缩试验得到了两者的载荷-位移曲线,对其极限强度、比强度等性能参数进行了对比,结果表明,泡沫充填折叠夹芯结构的抗压强度及压缩模量有明显提高。对比两者的破坏及失效模式,泡沫充填的折叠夹芯结构主要是面板断裂、泡沫压溃以及芯子屈曲变形,但其破坏过程更加稳定,这是因为泡沫充填于芯子上下的空隙中,不仅起到了支撑芯子的作用,使得折叠芯子不会突然出现芯壁屈曲大变形,还能够吸收外部突变载荷的能量,达到“相互抵消”的效果。而通过三点弯曲试验得到的载荷-挠度曲线也表明,泡沫充填的折叠夹芯结构具有更高的弯曲强度及刚度。最后,通过ABAQUS建立了泡沫充填前后折叠夹芯结构的有限元仿真模型,并对其单向压缩和三点弯曲过程进行了仿真,仿真的目的是建立折叠夹芯结构的有效预测模型,可对不同结构参数折叠结构的力学性能进行预测,对折叠结构的优化设计具有重要意义。将仿真的结果与试验结果进行了对比,结果表明,仿真结果和试验结果具有较好的一致性,这说明仿真模型具有一定的预测作用,基于此,对折叠结构进行了改进设计。