新材料的研发和制造对现代工业的发展进步具有极为重要的意义,我国在十四五规划和2035年远景目标中都明确提出要聚焦、发展新一代新材料展产业。超材料作为新材料技术领域的一个重要分支,以其远超天然材料的优异性能及其可设计、可调控的特性,拥有着重要的研究价值和广泛的应用前景。本文对超材料诸多学科领域中的力学超材料进行了研究,提出了一种新颖的可编程、可调控的负泊松比超材料结构。其设计思路将优化算法与人为调整结合到一起,即首先通过将渐进均匀化方法与拓扑优化方法结合,获得泊松比接近-1的负泊松比初始结构,并提取其几何特征的关键参数信息;再通过引入人为设计,利用Python语言,在ABAQUS平台依次完成了参数化建模、GUI界面的开发以及针对多种单元类型的热应力均匀化方法的计算脚本的编写工作。不仅实现了仅需输入少量参数就可以快速建立自定义单胞的功能,而且可以在指定泊松比下反推出单胞结构,从而实现对单胞泊松比的精确控制,真正实现了该负泊松比超材料结构的可编程及对其性能的可调控。最后,本文利用该负泊松超材料设计了一系列有实际应用价值的结构,包括双曲率结构、三维方管、圆管结构、三维正交各项异性结构和一种拉压异性泊松比的结构,该结构通过接触非线性和几何非线性使得整体结构突破了单一步骤变形的传统模式,实现负泊松比单胞多步骤变形及泊松比的二次、正负变化,可以用于多级缓震、吸能结构或机械逻辑运算门等结构。