泡沫金属材料作为一种结构与功能一体化的新型材料，集多种优异的力学、物理等性能于一身，尤其是作为夹芯结构的新型芯层材料，在航空航天、建筑、交通运输等领域展现了广阔的应用前景。泡沫金属材料及其复合结构经常被用于包装、防护等冲击吸能方面，主要承受冲击载荷的作用。目前泡沫金属材料的静动态力学性能的研究已从单轴压缩性能逐步过渡到对多轴力学性能的实验和本构关系研究，并建立了不同的多轴本构模型理论框架，然而这些主要是基于宏观实验的唯象理论，泡沫金属细观结构因素对材料静动态力学性能的影响等都有待于深入研究。此外，泡沫金属夹芯结构的抗冲击性能研究也才刚刚起步，因此，深入研究泡沫金属材料的动态力学性能及其夹芯结构的抗冲击性能将为材料与结构的一体化优化设计提供坚实的设计理论基础，同时也为其工程应用提供指导。 本文采用实验研究、数值模拟和理论分析相结合的方法，对泡沫铝材料的静动态力学性能、细观结构与泡沫铝材料力学性能的内在联系、泡沫铝夹芯板的准静态和动态压入力学性能等进行了深入的研究。 本文首先采用数字图像处理技术对泡沫铝细观结构的数字图像进行处理与统计分析，目的是找出泡沫铝几个主要细观结构参数的统计分布规律，进而在泡沫铝夹芯板的数值模拟中考虑由于孔洞的不规则分布造成的粘接层的非均匀特性，以及由此引起的对夹芯板动态压入力学行为的影响；采用常规的实验手段，对泡沫铝材料进行准静态拉伸、压缩、剪切以及动态单轴压缩实验，以掌握本实验所用泡沫铝材料的宏观力学性能；并就现有典型的泡沫金属材料本构关系进行分析比较，为泡沫铝夹芯板横向压入力学行为的研究做必要的准备。 对泡沫铝夹芯板进行了准静态横向压入实验，实验设计考虑了不同压头形状、不同面板厚度、不同芯层密度及芯层厚度的影响。将实验、理论分析与数值模拟相结合，深入研究了泡沫铝夹芯板的准静态压入乃至穿透的力学行为：包括夹芯板准静态压入实验的力一位移曲线、失效模式；理论上预测了泡沫铝夹芯板上板初始压入失效载荷，并将理论值与实验值和计算值进行了比较；同时还采用数值计算模拟分析压入过程中夹芯板各组分材料的能量变化，为研究泡沫铝夹芯板的动态压入力学行为打下基础。 建立了泡沫金属夹芯板动态压入测试系统，采用同步外触发方式成功地测量了夹芯板下板中心位移随外加载荷的变化规律。对泡沫铝夹芯板进行了低速动态压入实验，获得了不同几何参数的夹芯板的冲击实验曲线。将夹芯板的冲击力时程曲线、下板中心位移时程曲线与失效模态相互对照分析，详细讨论了影响泡沫铝夹芯板动态压入力学性能的因素。总结了夹芯板动态压入失效的几种典型失效模式，并对不同面板与芯层厚度组合的夹芯板能量吸收能力做出评价。利用大型非线性有限元程序LS-DYNA对不同面板与芯层厚度组合的四组泡沫铝夹芯板进行了动态压入数值模拟。将实验与数值模拟结果(包括冲击力时程曲线、下板位移时程曲线)分组逐一进行对比和讨论，验证了有限元计算的有效性，并分析了数值模拟动态压入过程中的能量变化，进一步说明了计算结果的可靠性。之后，对四组不同几何组成的夹芯板的横向压入能量吸收能力做出评价。结果表明，根据泡沫铝夹芯板变形吸能机制，采用综合考虑夹芯板总质量和总厚度的比能量一比位移的评价标准更为科学合理。面板和芯层在夹芯板结构缓冲吸能设计中起着同样重要的作用。实际设计中，既非面板厚度越大越好，亦非芯层厚度越大越好，而是应该按照使用环境中最大冲击载荷与冲击能量等设计指标，适当选择面板与芯层的厚度，求得最小质量下的最优结构。 最后，针对简支泡沫铝夹芯板由脱层导致面板翘曲失效的问题，提出了一个粘接层随机损伤模型，建立了计及因泡沫铝孔洞而导致的粘接层初始损伤及加工缺陷的有限元模型，详尽分析了初始损伤，以及损伤分布对夹芯板失效模态及承受冲击载荷能力的影响。计及粘接层初始损伤的有限元模型能够成功地模拟简支夹芯板脱层及面板翘曲现象。结果表明，不同的初始损伤和加工缺陷对夹芯板失效模态有显著的影响，对结构承受冲击载荷的能力和吸能能力也有较大的影响；而初始损伤相同的情况下，不同损伤分布对夹芯板的损伤模态有一定的影响，但对夹芯板动态承载能力影响甚微。