以多样化孔隙为特征的多孔泡沫金属实现了结构材料的轻质多功能化，从而成为前沿热点材料之一。栅格材料是一种在多孔泡沫金属基础上发展的新型超轻有序微结构材料，具有轻质、更高比强、高能量吸收、加工简单、形状规则、受力明确等优点，已成为近几年来国内外学者研究的前沿和热点。本文以航空航天、汽车防护等对超轻金属材料三明治梁、板的需求为目标牵引，研究高比强金字塔形栅格材料的性能以及三明治梁、板的静动力力学性能和结构设计。 本文研究了金字塔形栅格材料在静态下的力学性能、压缩应力应变曲线和吸能性能。金字塔形栅格材料相对于多孔泡沫金属，其孔隙率可以达到90％以上，且具有相对高的强度。通过试验和有限元模拟，研究金字塔形栅格材料的压缩、剪切等力学性能。在研究球形孔泡沫铝和铝合金压缩力学性质的基础上，把金字塔形栅格材料与不同形式的开孔、闭孔多孔金属泡沫材料(球形孔，类球形孔、多边形孔)的力学性能进行比较，从中可以看出金字塔形栅格材料相对于多孔泡沫金属具有更轻质、更高比强。在压缩曲线的基础上，研究了金字塔形栅格材料的吸能能力和吸能曲线。 本文研究了在弹性小挠度变形下金字塔形栅格材料三明治板的连续化分析方法。在连续化过程中，将金字塔形栅格材料等效为均匀材料。论文给出了相应的微分方程式，并在周边简支条件下求出了方程的级数解，得到许多有价值的结论。另外，在此基础上，用分离变量法探讨了复杂边界条件下求解的方法。用有限元模拟三明治板的性能，在此基础上对三明治板进行了初步优化，并与等质量的实体板进行比较，可以看到三明治板的抵抗能力远远大于等质量的实体板，是一种更优的结构。 本文用拟夹层法推导了金字塔形栅格材料三明治板自振频率公式以及在简谐荷载作用下三明治板的微分方程，在周边简支条件下推导出方程的级数解，并用有限元法进行模拟，可以看到荷载频率为三明治板的第一自振频率时板发生共振，这时三明治板的振幅最大。 本文用三明治结构在强冲击荷载作用下的近似分析法，分析了金字塔形栅格材料三明治梁、板在冲击荷载作用下的小挠度和大挠度塑性动力响应。在小挠度塑性动力条件下，三明治结构主要是弯曲内力起主要作用，随着冲击荷载的增大，在大挠度塑性动力响应中，膜力的作用越来越大。用ANSYS/LS-DYNA模拟三明治结构的塑性动力响应，讨论不同边界条件、不同荷载曲线，冲击荷载作用时间以及不同夹心相对密度三明治结构在冲击荷载下的塑性动力响应，得出三明治结构面板和夹心之间较优的比例搭配。并验证三明治结构在冲击荷载作用下的近似分析法中的一些近似性假设是否合理。与实体板进行比较，可以看到在冲击荷载作用下，三明治结构具有更强的冲击抵抗能力，吸能效果更好，是一种较优的防护结构。