负泊松比材料,通常为周期单元结构材料,是一类具有特殊力学变形行为的机械超材料,在轴向拉伸时,横向会发生膨胀,反之在轴向压缩时,横向会发生收缩,这一现象与传统材料的表现截然相反。基于这种独特的变形行为,负泊松比材料具有许多传统材料所不具备的优异力学性能,例如具有更好的抗压强度、断裂韧性和能量吸收能力等,近年来已成为国内外众多科研学者的研究热点。但是目前大部分的研究工作还是围绕二维负泊松比结构展开,仅有的三维负泊松比结构主要由相应二维结构在面外旋转构成,新型结构较少提出。本文以十字手性负泊松比蜂窝为基础,设计出一类压转型三维负泊松比结构,并从中选择一种代表结构进行系统研究,主要工作内容如下:以二维十字手性负泊松比蜂窝为研究对象,推导出等效弹性模量和泊松比的理论公式,然后利用有限元软件对蜂窝进行仿真模拟,分析结构几何参数对等效弹性常数的影响。理论公式结果和仿真结果对比分析表明两者之间误差较小,验证了理论公式的正确性。基于十字手性负泊松比蜂窝的旋转变形机制,通过在垂向结合不同形式的胞元结构设计出一类压转型三维负泊松比结构,选择其中代表结构推导出等效弹性常数的理论公式,并对其进行有限元仿真模拟分析几何参数的影响以及验证理论公式的正确性。对代表结构设计出三种刚度增强结构,分析各结构的等效弹性模量和刚度增强效率,结果表明各结构均具有优异的刚度增强效果。研究压转型三维负泊松比结构的冲击力学性能,对结构进行低、中、高速冲击的有限元仿真模拟,分析结构的变形模式和负泊松比效应,结果表明冲击速度越低,结构的负泊松比效应越明显,且变形比高速冲击时更均匀充分。研究不同相对密度的结构在不同速度冲击下的密实化应变和平台应力,并根据有限元仿真结果拟合出对应的经验公式,进一步研究结构在不同速度冲击下的能量吸收能力。本文所设计出的压转型三维负泊松比结构具有良好的负泊松比效应,丰富了现有结构构型,为今后负泊松比结构的设计提供了一定的参考思路。