具有负泊松比效应的内凹蜂窝结构为舰船防护结构的设计提供了一种新型结构形式。将碳纤维增强复合材料应用到内凹蜂窝结构上,形成了结构-功能一体化的新型复合结构,符合现代船舶结构轻量化和快速性的设计要求。本文对碳纤维增强复合材料内凹蜂窝结构的设计、制备、弯曲力学性能以及抗冲击响应展开了研究。主要研究内容如下:（1）基于功能梯度材料的设计概念,提出了正梯度、均匀和负梯度三种不同壁厚梯度的复合材料内凹蜂窝结构。通过模具热压和粘接成型工艺制备了碳纤维增强复合材料内凹蜂窝结构。对复合材料内凹蜂窝结构开展了三点弯曲实验,得到了结构的载荷-位移曲线和失效模式,分析了相对密度和壁厚梯度形式对结构弯曲性能的影响。结果表明,结构的弯曲失效载荷和载荷/位移比值随着相对密度的增大而显著增大。对复合材料内凹蜂窝结构进行壁厚负梯度形式设置能够在一定程度上减小结构的失效破坏,但是弯曲性能没有得到有效提升。（2）通过开展泡沫铝弹体高速撞击实验,对不同相对密度的复合材料内凹蜂窝结构进行局部冲击载荷下的抗冲击性能研究。获得了不同冲量载荷下结构的典型失效模式,主要包括前面板的分层、纤维断裂和基体开裂失效,芯层压溃导致的胞元分层和纤维断裂失效,后面板在弯曲拉伸下引起的分层失效等。探究了冲击强度、相对密度对结构动态响应及失效模式的影响。结果表明,随着相对密度的增大,芯层和后面板的破坏程度减小,结构的整体响应增强。在结构完全失效前,后面板中心的最大横向变形随着无量纲冲量的增加而线性增大。增加结构的相对密度能够有效地减小后面板的最大横向变形,提高结构的抗冲击性能。采用渐进损伤模型,对局部冲击载荷下结构的动态力学行为进行了数值模拟研究,数值模拟结果与实验结果吻合较好。（3）通过对不同壁厚梯度的复合材料内凹蜂窝结构开展泡沫弹撞击实验和数值模拟分析,获得了梯度结构在局部冲击载荷下的动态响应过程和失效行为。研究了梯度形式对复合材料内凹蜂窝结构在局部冲击载荷作用下抗冲击性能的影响。结果表明,对结构进行壁厚梯度设置能够减小后面板的最大横向变形,降低失效破坏程度,提高其抗冲击性能。壁厚负梯度分布的内凹蜂窝结构相比于正梯度结构具有更好的承载能力,并且随着冲击载荷强度的增大,抗冲击性能优势更加明显。