多孔材料如铝蜂窝等具有优良的缓冲吸能性能,被广泛应用于交通车辆被动防护系统中,用来吸收车辆意外碰撞事故中的冲击能量。但因自身结构在空间内并不完全对称,使得铝蜂窝共面和异面承载性能存在很大的差异。本文在分析铝蜂窝结构特点和吸能特性关系的基础上,提出了一种新的多孔结构——交错式铝芯,并对其吸能特性进行了重点研究,具体工作如下:(1)基于能量守恒原则和弾塑性理论,对共面压缩下的“Z型交错式结构胞元”进行力学分析,建立了交错式铝芯共面初始峰值应力模型。(2)运用数值仿真模拟了交错式铝芯在准静态载荷下的吸能特性。首先,仿真结果表明,交错式铝芯共面压缩和异面压缩应力-应变曲线均可分为三个阶段:弹性变形阶段、稳态塑性变形阶段和密实化阶段。其次,仿真结果验证了交错式铝芯共面初始峰值应力模型的正确性。再者,还研究了胞元壁厚、边长对交错式铝芯异面吸能特性的影响,结果表明,其吸能能力随着胞元壁厚的增大而增强,随着胞元边长的增大而降低;并用MATLAB拟合出了交错式铝芯异面平均应力的经验计算公式。(3)在理论和仿真分析的基础上,通过准静态压缩实验研究了交错式铝芯与同规格蜂窝的吸能特性,验证了理论模型和仿真模型的正确性。其次,非轴向加载实验结果显示,在0°~45°偏移角内,交错式铝芯的吸能能力随着偏移角度的增大而增强,而蜂窝的体积比吸能随着偏移角度的增大急剧下降,这说明了交错式铝芯承受多向载荷的能力优于蜂窝。(4)此外,还对交错式铝芯动态吸能特性进行了实验研究,结果表明,交错式铝芯在冲击载荷下应力-应变曲线波动较大,力学特性不稳定,且试件呈现局部失效状况,可靠性有待提高。(5)针对交错式铝芯在冲击载荷下吸能可靠性不足的问题,提出了包覆型交错式铝芯的优化方案。通过实验研究了该方案垂向承载能力和轴向吸能能力,结果表明,相对于纯交错式铝芯,包覆型交错式铝芯吸能可靠性有明显提高,为后续交错式铝芯的实际应用提供了理论支持和实验依据。