力学超材料具有性能独特、可编程设计和应用前景广阔等特点,在各个领域均表现出巨大的潜在应用价值,引起了国内外学者的高度关注。折纸结构形态多样,可通过形态变化来改变结构的性能,为性能可调控的力学超材料研究开辟了一个新方向。本文针对交叉折纸管力学超材料的压缩性能展开研究,首先对交叉折纸管超材料的基本单元进行了几何设计,刚性可动性判断及压缩性能研究;其次依据对基本单元的分析结果,分别研究了刚性折叠和非刚性折叠交叉折纸管超材料的压缩性能。结果表明,该折纸型力学超材料具有轻质高强、高效吸能和优异的性能可设计性等特点,可作为吸能材料为各类工程结构在抵抗冲击荷载时提供有效的缓冲吸能保护,具有广阔的应用前景。针对交叉折纸管超材料的基本单元,进行了几何设计,刚性可动性判断及压缩性能研究。通过几何分析确定了交叉折纸管基本单元的几何控制参数。使用多顶点四元数旋转方程法结合对偶四元数的方法,对交叉折纸管基本单元进行了刚性可动性判断,分别拓扑出刚性折叠和非刚性折叠交叉折纸管超材料。运用数值模拟的方法,对交叉折纸管基本单元的压缩性能进行研究,确定了角度参数对基本单元X/Y方向和Z方向压缩性能的影响,为交叉折纸管超材料的设计提供了参考依据。针对刚性折叠交叉折纸管超材料,研究了其不同方向的压缩性能。根据压缩变形模式,分别建立了X/Y方向压缩应力理论模型和Z方向压缩平均应力理论模型,理论模型结果与数值模拟结果吻合度较高。运用数值模拟的方法分析了角度参数对结构压缩性能的影响。与六边形蜂窝结构相比,刚性折叠交叉折纸管结构的Z方向压缩吸能特性表现更好,X/Y方向的压缩吸能特性也优于六边形蜂窝结构的X方向和Y方向,且能量吸收效率较高。在刚性折叠交叉折纸管结构的基础上提出了一种加横隔板的改进方法,可在Z方向压缩性能基本维持不变的情况下,在X/Y方向大幅度地提高结构的强度和压缩性能,相较于六边形蜂窝结构,平均应力可提高283%。针对非刚性折叠交叉折纸管超材料,研究了其不同方向的压缩性能。分析结果表明,通过改变角度参数可显著地调整结构不同方向的压缩性能,具有良好的可编程设计性。最后基于性能目标对交叉折纸管结构进行设计,分别以Z方向压缩吸能特性最优化,不同方向压缩吸能特性的均衡性为目标,在参数范围内确定了性能表现优异的交叉折纸管结构。