在工程应用中,为了保证内部设备在外部结构复杂机动时保持较高的稳定性和安全性,往往需要在设备和结构之间添加预紧层以提供适当的预紧力。这使得预紧层须在外部壳体变形时保持一定平稳的预紧力或者预紧力改变较小,即预紧结构整体呈现准零刚度特性。传统用于预紧结构的硅泡沫材料可设计性差,应力平台阶段不明显,这严重制约了该类结构轻量化设计及工程应用。本文开展了具有准零刚度特性的有序多孔结构设计和力学性能研究,为预紧缓冲层结构设计提供了新的思路和技术支持。首先,基于多孔材料变截面孔壁的屈曲引导作用,设计了反对称正弦型变截面孔壁构型,通过单向压缩实验验证其具有准零刚度特性。建立的有限元仿真模型进一步阐明了结构的变形机理,分析了不同单胞的变形主导模式,讨论了各结构参数对其力学性能的影响。结果表明两端壁厚梯度间距越小,应力平台阶段越大;所添加的壁厚梯度越大,应力平台阶段越长但高度越低;且所添加壁厚梯度过小时,无法出现应力平台阶段。其次,拓扑设计了对称、反对称以及网格排列的正弦型变截面二维周期多孔结构,采用单向压缩实验验证其准零刚度特性。通过有限元仿真进一步研究了其变形机制、失效模式以及边界条件和不同结构参数对其力学性能的影响,对三类结构的准零刚度特性进行了综合评价。结果表明对于孔壁反对称排列,其失效原因是上下面板发生滑动。三种排列方式中,网格型孔壁平台段高度最高。最后,基于周期孔洞结构局部失稳导致的结构模式转换机制,设计了二维及三维的周期型圆形孔洞结构。通过试验验证了所设计三维结构的力学性能,并通过有限元仿真进一步研究了两类结构,分析了边界条件、壁厚、单胞数、中空半径等对其力学性能的影响。结果表明中空半径是影响其力学性能的最主要因素。