本文以航天航空、空间技术对高比强高孔隙率泡沫铝合金三明治梁、板(单向板)、柱的需求为目标牵引，研究高比强高孔隙率泡沫铝合金的性能及三明治梁、柱的性能和结构设计。 对东南大学超轻型金属结构实验室用熔体发泡法制备的高孔隙率闭孔泡沫铝合金的基本物理本构关系进行测定，并结合其孔结构描述、缺陷及加载现象对其应力应变曲线进行了分析。发现泡沫铝合金的强度较泡沫纯铝的有较大提高，相同孔隙率下(p=85％)，泡沫铝合金的单轴压缩强度为8MPa，泡沫纯铝为3MPa：泡沫铝合金的剪切强度为5MPa，泡沫纯铝为1.6MPa。泡沫铝合金较泡沫纯铝(p=85％)的刚度略为提高，泡沫铝合金的刚度为1200MPa，而泡沫铝为1000MPa。高孔隙率的泡沫铝合金的脆性较泡沫纯铝有显著的增强，低孔隙率泡沫铝合金的脆性有所减弱，破坏时表现出较好的塑性。对泡沫铝合金的强度随着相对密度的变化进行了拟合，发现低孔隙率泡沫铝合金的强度系数较高孔隙率的要高很多，说明对于类球形低孔隙率泡沫铝合金，拟合的模型不再适合，需改进。在实验的基础上对高孔隙率泡沫铝合金在复杂应力下的初始屈服面进行了推测，并在二维应力下进行了简化。 研究泡沫铝合金三明治梁的基本弹性、塑性性能，并进行简化。在此基础上研究了泡沫铝合金三明治梁的失效模式、失效荷载、刚度，并对其进行弹性和塑性优化设计研究。发现在相对设计荷载较大的时候，泡沫铝合金三明治的优化尺寸受到强度条件控制，在相对设计荷载较小的时候，三明梁的优化尺寸受到刚度条件的控制。在泡沫铝合金三明治梁优化设计的基础上，研究了泡沫铝合金三明治梁的整体比重。在优化路径下，其比重小于1，可以达到轻量化的标准。 对泡沫铝合金三明治梁中的尺寸效应进行了研究，并在此基础上对三明治的加固给出了建议。 在三明治梁设计研究的基础上将泡沫铝和泡沫铝合金为夹芯的三明治梁结构进行对比。并对三明治梁的应用给出建议。 研究三明治柱的基本性能，并对泡沫铝合金三明治柱进行优化设计，找到三明治柱的质量优化路径。