超材料是一种通过人为精心设计微结构实现超常性能的新型复合材料,其中一类具有反常规负泊松比的超材料被称为力学拉胀超材料。由于其独特的力学性能,已经被广泛应用于航空航天、医疗器械、运动服饰等领域。现有的力学拉胀超材料微结构主要包括穿孔结构、杆系结构等,内部存在大量的尖角和薄弱区域,极易发生应力集中,造成超材料如圆筒状拉胀超材料结构破坏。为了降低圆筒超材料的应力水平,本文基于二维花生形孔反手性单元,设计出了能够大幅缓和应力集中的圆筒状拉胀超材料,并通过单轴压缩实验和数值模拟综合研究了该结构的力学性能。进一步探索发现,不同连接方式的手性单元能够实现截然不同的变形模式,并以此提出了新型圆筒状压扭超材料,同样进行了相关的力学性能研究。由于薄壁结构和多孔材料具有良好的能量吸收性能,本文还对提出的新型圆筒超材料的动态压缩性能进行了分析。全文的主要内容如下:（1）采用3D打印机制备了新型圆筒状拉胀超材料试样,对其进行了单轴压缩实验,测得了相关力学性能,并通过经过实验验证的数值模拟研究发现,新型拉胀圆筒具有极低的应力水平、更好的稳定性和更强的承载能力等优势。此外还探究了拉胀圆筒的变形机理和几何参数对圆筒超材料拉胀性能的影响。（2）通过有限元的显式算法对动态压缩下的低应力圆筒拉胀超材料的变形模式、能量吸收性能等进行了研究,并探究了压缩速度和圆筒壁厚对动态压缩性的影响。（3）基于四翼回旋镖形状手性单元设计了新型圆筒状压扭超材料,并进行了相应的实验和数值模拟,分析了压扭圆筒的变形机理和径向变形。对比现有的压扭圆筒,新型压扭圆筒的弯曲韧带具有更好的柔韧性,每1%压缩应变能够实现超过20°的扭转角。（4）采用数值模拟研究了新型压扭圆筒的动态压缩性能,动态压缩过程中出现了两个能量吸收阶段,其中阶段二表现出了很高的比吸能和压溃力效率。压扭圆筒在动态压缩下不断扭转,压缩量超过70%时径向变形仍然很小,具有极高的空间利用率。