受自然界完美进化生物多孔材料结构启发,仿生闭孔泡沫铝实现了结构与功能的相统一,通常作为缓冲吸能元素应用于轨道列车和汽车的冲击能量耗散。闭孔泡沫铝可同时兼顾致密金属良好韧性和多孔材料轻质等优点,其宏观力学性能主要由基体材料参数和细观拓扑构型联合决定。泡沫铝及其复合结构在实际工程应用中通常处于多轴复杂载荷状态、发生大的塑性变形甚至破坏行为。因而,研究泡沫铝的多轴本构模型是非常有必要的。然而,基体材料参数难以通过传统实验测试方法获取、三维细观结构具有高度复杂性以及动态多轴加载实验实现难度大却成为制约深入研究闭孔泡沫铝的现实因素。基于此,本文在micro-CT断层扫描技术、纳米压痕实验以及多轴实验测试基础上,真实“复现”闭孔泡沫铝细观结构并精确反求识别基体材料参数,展开了CT泡沫细观模型虚拟多轴仿真实验,全面表征了泡沫铝准静态屈服面以及动态/高温破坏面,并对应变率相关的宏观本构模型进行数值验证,最终探究了泡沫铝在汽车新型吸能结构开发中的应用。主要工作及研究成果如下:（1）提出了一套适合多孔材料基体材料参数识别及验证的通用新方法。基于材料力学性能参数是材料本身固有属性的基本思想,采用纳米压痕实验、数值仿真与优化算法相结合来反求识别出胞壁基体材料性能参数。利用micro-CT技术真实“复现”闭孔泡沫铝细观结构,通过对同一块泡沫铝单轴压缩实验与数值仿真结果分析验证了基体参数识别的精度。对构建的CT泡沫细观模型进行了准静态多轴虚拟实验,数值仿真得到了在von Mises等效应力和平均应力（σm,σe）平面上足够数量的屈服点数据。泡沫相对密度越大,初始屈服面向外扩张越大;采用泡沫单轴屈服强度归一化处理的初始屈服面近乎独立于相对密度,并可用一个统一的抛物线或者椭圆屈服函数较好地表征。D＆F理论模型相比GAZT和Miller模型能够更好地刻画泡沫铝的初始及后继屈服演化行为。（2）探究中等应变率下闭孔泡沫铝的动态多轴破坏行为。泡沫铝的初始破坏强度是应变率敏感的,并可表示成相对密度和应变率统一的表达式。基于CT泡沫细观模型开展了动态多轴虚拟仿真实验,揭示了泡沫铝胞壁基体材料的应变率敏感性是造成其单轴压缩破坏强度应变率增强的主导因素。在（σm,σe）平面上获得的初始破坏面随着加载速率/应变率的增大近似以几何自相似方式向外扩张,而当采用对应应变率下的动态单轴初始破坏强度归一化处理的破坏面却几乎独立于应变率。归一化初始破坏面可采用Miller或D＆F理论模型来较好地表征,进一步提出了适用于准静态和动态载荷下的修正的率相关的理论本构模型。（3）开展恒定应变率下单轴压缩及高温下单轴和压缩-剪切实验,探究了闭孔泡沫铝高温/应变率下的力学行为。初始破坏面会随着泡沫铝密度的增大或者加载温度的减小而逐渐外扩。然而,当采用相应密度或温度下的单轴破坏强度归一化处理后,初始破坏面则近乎独立于泡沫密度或加载温度,并可采用抛物线或椭圆函数较好表征。基于恒定应变率下的动态压缩实验结果,提出了一个考虑应变率效应统一的单轴压缩理论模型。并对应变率相关的D＆F泡沫本构模型及所提出的单轴理论模型进行了数值仿真验证。（4）探究闭孔泡沫铝在汽车新型吸能结构开发中的应用研究。采用实验手段分析了泡沫铝填充CFRP帽型汽车结构件的耐撞性能,分析表明泡沫铝与CFRP之间的交互作用会显著提高泡沫铝复合CFRP结构的三点弯曲和横向压缩性能。基于标定的D＆F泡沫本构模型,采用数值仿真方法分别分析了泡沫铝填充保险杠横梁正面碰撞性能以及泡沫铝层合发动机罩板的行人保护性能。研究表明,闭孔泡沫铝引入汽车关键吸能结构件中可有效提高汽车的轻量化和碰撞安全性能。