泡沫夹芯复合结构具有高比强度、高重量比、可设计性强、隔热、隔音、防水等诸多优点,更受风电叶片、方舱、整流罩、飞机机翼等复合材料结构市场的青睐。然而,传统夹芯复合材料存在面板与芯材界面结合性能差、芯材强度低等问题,严重限制了复合材料夹芯结构在主承力结构上的应用。为了解决这一问题,本文在传统泡沫夹芯复合材料的基础上对面/芯界面性能和Z向纤维增强泡沫芯材复合材料展开研究,设计并制备了一种在Z向上以±45°增强泡沫夹芯复合材料,并结合Abaqus有限元软件进行数值模拟。首先,本文在传统泡沫夹芯复合材料的基础上,采用穿刺工艺将纤维束以±45°的方式将玻璃纤维材料贯穿在泡沫结构内部,纤维束在泡沫内部形成三维网络结构。增强纤维的引入将夹芯结构上、下面板连接成一个整体,有效提高结构面/芯粘接和承载能力。此外,还能改善Z-Pin增强结构在边缘轮廓增强的局限性以及兼顾制备工艺简单,操作方便等优势。其次,对Z向增强夹芯复合材料进行预成型体的制备,并对预成型体的结构参数进行设计,采用真空灌注（VARI）成型工艺制备Z向增强泡沫夹芯复合材料,参照ASTM标准分别进行弯曲、平面内压缩和边缘压缩测试。最后,对Z向增强泡沫夹芯复合材料分别在三点弯曲、平面内压缩和边缘压缩载荷下的响应展开研究,分析夹芯复合材料中Z向增强纤维和泡沫厚度参数对夹芯复合材料力学性能的影响。在试验结果的基础上,利用Abaqus有限元软件分别对Z向增强夹芯复合材料的三点弯曲、平面内压缩和边缘压缩建立了等效模型,引入增强纤维和泡沫材料的本构曲线,利用Abaqus/Standard隐式求解器对夹芯复合材料的等效模型进行求解计算。研究结果表明:同等条件下,随着增强纤维间距的减小,Z向增强泡沫夹芯复合材料的弯曲载荷和弯曲刚度逐渐提高,其弯曲载荷值最大可提高4倍。增强纤维能增强夹芯复合材料的压缩性能,且随着增强纤维间距减小而增大。其中,平面内压缩强度最高增强167%。但在制备预成型体时穿刺对泡沫和玻璃纤维束造成的损伤会影响结构整体性能。随着泡沫厚度的增加,Z向增强夹芯复合材料的弯曲载荷和弯曲刚度会相应增大。Z向增强泡沫夹芯复合材料的平面内压缩和边缘压缩性能随着泡沫厚度的减小而增大。数值模拟得到的最大载荷值与试验测试得到的最大载荷值有良好的一致性,误差控制在12%左右。