相对连续介质材料而言,多孔材料一般具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点。同时,多功能梯度设计可以利用材料的某一方面或者是几方面的设计特点来达到均匀材料所不具备的性能。而多孔金属材料作为一种集物理功能与结构一体化的新型工程材料,其优越的特性和高孔隙的开放式结构,使其可设计成为密度按照一定规律分布的多功能梯度结构,满足服役于各种极端环境时多功能集成的重大战略需求。因此,梯度多孔材料引起了学术界和工程界的莫大兴趣。近来的研究发现多孔材料引入梯度后会有着比均匀材料更加优越的吸能特性,但不同研究得到的结论存在一些争议。这说明梯度泡沫的吸能特性并不是一成不变的优越于均匀泡沫,因此,并不能笼统地认为梯度材料的力学特性一定优于均匀材料,要视实际情况而定,比如压缩程度,梯度分布,载荷情况等等,这也正是多功能梯度设计的目的之一。目前对密度梯度多孔金属的抗冲击特性研究还并不系统,强动载荷下层梯度多孔材料的能量分布与能量耗散机理并不是十分清楚;应力波在梯度多孔金属中的传播规律等问题还有待进一步完善。因此,本文开展了以下工作。首先,工作讨论了层梯度圆弧蜂窝和Voronoi随机蜂窝在恒定速度载荷下的变形机理、应力响应和吸能特性。考虑密度梯度以后,除了惯性效应,不同层的准静态屈服强度也是影响变形模态的一个重要因素,尤其是在中低速撞击载荷下的变形;当冲击载荷足够高时,惯性效应掩盖了屈服强度的影响成为主导梯度蜂窝变形的唯一因素。冲击端压缩应力受冲击速度和密度梯度的影响,而材料的准静态屈服应力以及梯度蜂窝的变形模态成为影响固定端应力水平的决定性因素。其次,研究发现基底材料应变强化会影响闭孔泡沫动态力学性能,为了完善该方面的研究,本文采用了三维Voronoi模型对基底材料应变强化效应进行了较为系统的研究,发现存在应变强化效应收敛现象。再次,先前研究中用来预测梯度泡沫塑性响应的不同分析模型,主要是从R-P-P-L模型拓展而来,即忽略了泡沫压缩过程中的应变强化效应,而只考虑平台应力和自锁应变(即密实应变)两个关键参数,这与泡沫实际的变形情况有一定的差别。因此,在本文中,为了考虑了应变强化效应,借用非率敏感的刚性-塑性强化模型(R-PH模型)并拓展到连续梯度泡沫中,得到考虑应变强化的应力波传播模型。同时,通过控制局部胞元参数的方法有效地控制密度分布,得到连续梯度Voronoi随机泡沫细观模型。理论分析和有限元结果对比发现分析模型能够很好的预测梯度泡沫在恒定速度载荷下的响应,这也为进一步理解梯度泡沫动态响应机理提供了一种行之有效的方法。