波纹板夹层结构作为一种轻质结构,由于具有高比刚度、高吸能量及可被设计成多功能材料等特性,近年来受到众多学者的广泛关注并开展了大量的研究工作。一方面,波纹板夹芯作为一种结构材料,不仅可以满足轻质要求,而且可以满足高强度和高刚度的要求,已被公认为是替代蜂窝夹芯的良好材料;另一方面,波纹板夹层结构作为一种典型的吸能结构,在吸能减震、消除噪音和抗高速冲击等方面具有优势。因此,波纹板夹层结构被广泛应用于航空航天、兵器、舰船和轨道交通等高科技领域。目前,针对波纹板夹层结构力学性能的研究主要集中在单层波纹板夹层结构的静态和动态冲击响应、结构破坏机理及影响因素等方面,在波纹板夹层结构的设计方面也仅局限于简单的叠放,没有设计准则和依据。本文将在波纹板夹层结构设计、多层波纹板夹层结构在不同冲击速度下的变形,结构的载荷率敏感性以及吸能性能等方面开展研究工作,为全面、准确地了解波纹板夹层结构的力学行为提供理论依据和技术支撑。论文采用实验和数值仿真结合的方法,主要研究内容包含两个部分。第一部分是多层夹层结构的设计和力学性能研究。在实验研究中,设计及制备成型波纹板夹芯的模具,并通过该模具制备出单层、多层平行铺设和垂直铺设的波纹板夹层结构;单层和多层夹层结构静动态加载实验结果表明,低速冲击加载下的载荷峰值较静态加载有明显提高,其原因是由结构效应-惯性效应引起。通过对比多层平行铺设和垂直铺设的波纹板夹层结构的变形模式可知,中间面板的弯曲会影响结构的载荷峰值及波动幅值。通过数值模型研究多层夹层结构在不同冲击速度下的响应,研究结果表明,结构共有三种变形模式:在低速加载时,结构在屈服强度和惯性效应的作用下从强度较低的夹层开始破坏;在中速加载时,在屈服强度、惯性效应和塑性波的作用下,结构从两侧向中间破坏。在高速加载时,在塑性波的作用下,结构从加载端到非加载端逐层破坏。第二部分是梯度波纹板夹层结构的设计、破坏机理和吸能性能研究。根据梯度材料设计理念,设计从软到硬、从硬到软、两侧软中间硬和两侧硬中间软的四种梯度夹层结构,分别命名为梯度结构C3456、C6543、C3663和C6336。采用直接撞击Hopkinson压杆实验装置和Taylor杆实验技术对梯度夹层结构C6543进行冲击加载。研究结果表明,直接撞击的Hopkinson杆实验可以测量得到试样非加载端的载荷,而Taylor杆实验可以测量得到加载端的载荷。使用有限元仿真方法对四种梯度结构在不同加载速度下的结构响应过程进行研究。研究结果表明,在低速加载下,由于夹层屈服强度和惯性效应的影响,梯度结构从强度较低的夹层开始破坏。在中速加载下,在夹层屈服强度、惯性效应和塑性波的作用下,结构从加载端和强度较低的夹层开始破坏。在高速加载下,在塑性波的作用下,结构从加载端至非加载端逐层破坏。最后,根据梯度结构的能量吸收原理,提出结构设计的基本准则,在设计中将屈服强度最低的夹层与被防护体接触,既保证了较低的传递载荷,又吸收了较多的能量。