三周期极小曲面（Triply Periodic Minimal Surface,TPMS）点阵结构是由满足特定约束条件下面积最小且平均曲率为零的曲面在空间上周期性排列构成的。TPMS点阵结构与常规桁架类点阵结构相比,受力时应力分布均匀、各向承载能力均衡、疲劳寿命长,因此具有更广阔的应用前景。然而,由于TPMS点阵结构的高度复杂性,传统工艺难以成形。增材制造技术在理论上可成形任意复杂形状,对于成形TPMS点阵结构具有显著优势。增材制造TPMS点阵结构的研究主要面临以下科学技术难题:（1）均匀TPMS点阵结构的几何形状及加载方向对力学性能影响机制尚不明确;（2）梯度设计对TPMS点阵结构的制造精度、力学性能的影响规律尚不清楚;（3）TPMS点阵结构的疲劳失效机理和强化机制有待研究。针对以上问题,开展了以下研究内容:（1）通过激光选区熔化（Selective Laser Melting,SLM）工艺制备了以Gyroid（螺旋二十四面体）为代表的均匀孔隙Ti-6Al-4V TPMS点阵结构,在Johnson-Cook模型的基础上提出基于SLM点阵结构的材料本构模型用于有限元模拟,模拟结果与实验偏差小于25%。模拟揭示了TPMS点阵结构应力分布均匀、各向异性程度低的根源在于结构的曲面特征。利用Gibson-Ashby模型拟合了实验和模拟结果,揭示了力学性能与体积分数之间的关系。由有限元分析、解析法计算和实验共同得到的极图揭示Gyroid点阵结构力学响应是各向异性的,各向异性程度低于桁架类点阵结构。（2）设计并制备了不同梯度方向的梯度孔隙TPMS点阵结构,系统地分析了梯度Gyroid点阵结构的增材制造精度和静态力学响应。建立了基于多级复合层结构的数学模型,揭示点阵结构的制造精度取决于单胞拓扑结构和几何形状,沿增材制造方向负密度梯度可以提高制造精度;阐明沿加载方向梯度变化的316L点阵结构呈现逐层坍塌的变形行为,垂直于加载方向梯度变化的316L点阵结构具有最大的杨氏模量（1165.49±11.55 MPa）和平台应力（27.83±0.01 MPa）。（3）分别对均匀和梯度孔隙TPMS点阵结构进行疲劳测试与分析。揭示了表面粘结的粉末颗粒与分布在表面的拉应力促使裂纹成核与扩展的机理,阐明了喷砂等表面处理可以去除大部分裂纹成核点并强化表面基体材料,从而增强点阵结构疲劳性能的调控机制,喷砂前后316L Gyroid点阵结构的疲劳强度比分别为0.35和0.45;揭示了梯度结构在疲劳过程中通过应力再分配方式抑制裂纹扩展的机制,阐明梯度结构中主要承载侧具有更强的韧性和更大的裂纹扩展空间,因此疲劳寿命高于均匀结构。本文以Gyroid为例,系统研究了均匀和梯度孔隙的TPMS点阵结构的增材制造精度、静态压缩力学和动态疲劳力学性能,为其工程应用奠定重要的理论基础。