复合材料点阵夹芯结构具有高比强度和高比刚度的力学性能优势,因此其在航空、航天和船舶工业等领域有良好的应用前景。在集中或非均匀载荷的作用下,梯度点阵夹芯结构能更加充分的发挥其承载能力,区别于传统的均匀点阵夹芯结构,梯度点阵夹芯结构的几何构型的有序变化导致了单胞力学性能及密度在夹芯结构内的梯度分布,合理分配了点阵夹芯的质量,提升了结构的承载效率,因此其在弯曲、整体屈曲和振动性能等方面具有一定的优势。目前关于梯度对复合材料点阵夹芯结构力学性能影响的研究不够深入,缺少具有参考意义的结论。本文对复合材料增强型点阵夹芯梁/板进行了系统的梯度设计,采用理论、试验和有限元方法深入的研究了其弯曲、线性和非线性屈曲及自由振动性能,得到了梯度对结构弯曲强度、刚度、稳定性及固有频率的影响规律,给出了不同载荷形式下的最佳梯度,提升了结构的承载能力,获得了更高的质量效率,解决了由于结构重量和几何参数变化导致的承载效率下降的问题,揭示了梯度点阵夹芯结构承载效率的提升机理。本文的主要工作可以分为以下几个部分:首先,考虑了增强型点阵夹芯黏结台面的变形,将黏结台面和夹芯杆等效为梁,建立了单层和双层增强型复合材料点阵结构的剪切力学模型,推导了等效面外剪切模量。采用改进的切割-模压法制备了单层和双层复合材料增强型点阵夹芯梁,并进行了三点弯曲试验,揭示了两种点阵夹芯梁的弯曲失效机理,验证了理论模型的有效性,为后续深入研究梯度对复合材料点阵夹芯结构力学性能的影响奠定基础。计算结果表明,忽略黏结台面变形将高估点阵夹芯梁的弯曲刚度。其次,结合理论和有限元方法系统的研究了复合材料梯度点阵夹芯梁在集中和均布载荷下的弯曲性能。使增强型点阵夹芯杆的宽度沿夹芯梁长度方向线性变化,设计了一系列单、双层梯度点阵夹芯梁,通过引入梯度函数将结构的几何梯度等效为剪切模量梯度分布的连续夹芯梁,基于最小势能原理建立了梯度点阵夹芯梁在集中和均布载荷下的弯曲理论分析模型。由于复合材料本身的各向异性使理论模型具有一定的局限性,因此建立了基于Hashin准则的三维渐进损伤模型,采用有限元方法,并结合理论模型深入的研究了梯度对复合材料点阵夹芯梁的弯曲强度、刚度和失效模式的影响规律,得到了单、双层复合材料点阵夹芯梁的最佳梯度,发现梯度设计通过合理的分配点阵夹芯的重量和剪切刚度达到提升承载效率的目的。然后,深入的研究了复合材料梯度点阵夹芯板的屈曲、后屈曲性能和自由振动性能,进一步揭示了梯度设计对屈曲强度及固有频率的提升机理,给出了屈曲载荷下的最优梯度。考虑到增强型点阵夹芯板的横观各向异性,以夹芯杆宽度为对象,分别沿夹芯板的长度和宽度方向设计了一系列等重量的梯度点阵夹芯板。基于一阶剪切理论和Von Karman大挠度理论研究了梯度对点阵夹芯板线性和非线性屈曲强度及固有频率的影响规律,发现梯度设计对长宽比大于2的点阵夹芯板的屈曲强度和固有频率有明显的提升作用,在保持结构总体重量不变的情况下,梯度设计充分利用了点阵夹芯的质量,解决了结构重量增大导致的承载效率下降的问题,为梯度点阵夹芯结构的设计和应用提供重要参考。最后,考虑高温环境下聚合物基复合材料的非线性和力学性能的衰减,建立了基于弹塑性本构关系的复合材料梯度点阵夹芯结构的增量型屈曲理论模型,研究了梯度对复合材料点阵夹芯板在不同温度环境下屈曲强度的影响,挖掘了其在航空等领域高温环境下的应用潜能。研究发现,忽略塑性变形将高估点阵夹芯结构的屈曲强度,本文建立的理论模型有效的解决了这一问题。研究发现,在玻璃转化温度内,对长宽比大于1.5且夹芯相对密度大于0.0993的复合材料点阵夹芯板进行梯度设计可以有效的提升承载效率。