轻质且力学性能优异的吸能结构对汽车、轨道车辆及航天器等运载工具的碰撞安全有至关重要的作用。因此,周期性多孔材料的冲击力学性能已成为近年来复合结构设计领域的研究热点。本文提出了一类新颖的周期性层级多孔复合结构,聚焦其在多工况下的冲击力学特性,从理论分析、数值模拟以及实验测试等方面开展了深入详细的讨论研究,主要研究内容如下:1)生物多孔材料的耐撞性能试验研究。对三个纤维方向和两个年龄梯度的椿木多孔材料试件进行了加工制造并开展了准静态条件下的力学性能测试。研究了木材多孔材料的失效行为、变形模式、力学响应特点以及能量吸收能力等。并分别与铝合金材料和碳纤维管组合成复合填充结构,探究了生物多孔材料在耐撞性能上的潜在优势和应用潜力,为采用仿生设计获得并研究周期性多孔复合结构奠定了实验基础并提供了设计思路。2)二维周期性多孔蜂窝结构的力学性能研究。提出了三角形、四边形和六边形的自相似层级蜂窝结构。建立了其在不同载荷工况下的冲击力学模型,采用压溃试验研究对比验证了有限元模型的准确性与可靠性,采用数值分析方法对不同构型的蜂窝结构分别在面内X和Y方向以及面外Z方向的冲击力学性能进行了对比研究,并基于超折叠单元理论开发了其平均碰撞力预测模型。同时,对比研究了不同基本构型下的单层级蜂窝结构和多层级蜂窝结构的冲击力学响应差异,发现几何形状、层级因子N以及单元层数n等参数对多层级蜂窝结构在受不同方向冲击载荷情况下的耐撞性能具有重要影响。并且,三角形多层级蜂窝结构与六边形层级蜂窝分别在面内与面外冲击载荷下具有更优异的的耐撞性。3)三维周期性多孔点阵结构的力学性能研究。对金字塔型、四边戈薇型以及X型周期性单级与多级结构在面外方向的冲击力学性能进行了详细研究。采用选择性激光融化技术制造了X型单级与多级三维点阵结构并进行了压溃试验。数值对比分析了不同关键参数下多级结构与单级结构在能量吸收能力方面的差异。研究表明,X型三维周期性点阵结构呈现出更高的耐撞性能,层级设计方法为设计具有更高性能的新颖多孔复合结构提供了有效的参考。