近些年来,点阵材料因其卓越的力学性能受到人们的广泛关注。在点阵材料中,杆件与杆件连接处存在几何构型复杂的节点。节点的存在必然会对点阵材料的力学性能产生影响。由于传统的线性模型对高相对密度实心点阵材料的力学性能预报过低,且低相对密度空心点阵材料对缺陷高度敏感。有必要建立高密度点阵材料的力学分析模型,全面评估节点效应对点阵材料力学性能的影响,并基于节点效应,进行新型轻质功能型点阵材料设计。首先,考虑节点处材料重合效应和杆件的弯剪耦合效应,引入等效长度的概念,提出一种适用于高相对密度八角点阵结构的理论预测模型,用以预报其相对弹性模量和相对强度。理论预报结果与实验和模拟结果吻合较好,验证了模型的准确性。研究结果表明:相对压缩刚度和强度不仅取决于相对密度,而且还与节点效应、弯曲和剪切力的影响有关。杆件节点处的材料重叠效应和剪力与弯矩的耦合效应将提高结构的相对弹性模量和相对强度。其次,通过将空心球状节点引入到体心对称立方空心点阵结构中,设计了一类能吸收大量冲击能量的拉伸主导低密度点阵材料。本文列出了一些体心立方点阵材料的例子,证明了其中薄壳点阵材料具有最佳的减震力学性能:它们在低相对密度下具有高刚度、高强度和高吸能效率。再次,基于增强杆件抵抗弯剪变形能力和充分利用节点效应的设计理念,通过将实心杆件替换为空心杆件,提出了一类具有有限加载方向依赖、高力学性能和稳定非线性响应的简单立方封闭管状点阵材料。借助微尺度的激光直写技术成功的制备出了几何构型复杂的实验样件。实验和模拟结果均表明:无论荷载方向如何,简单立方封闭管状结构的弹性模量和屈服强度均显著大于简单立方桁架结构。当相对密度为0.1时,封闭管状结构在[100]和[110]方向上吸收的应变能分别是桁架结构的4.45倍和6.14倍。另外,它的平均归一化杨氏模量和屈服强度分别比同等质量的最优秀的开口薄壳超材料大28%和53%。封闭管状材料的这些优异的力学性能使得它在承载和能量吸收方面具有广阔的应用前景。然后,通过利用简单立方框架结构代替体心立方结构的中心连接节点,提出了一类新型轻质弹性各向同性的弯曲主导桁架点阵材料。并基于理论和数值预报结果,报道了它们的弹性模量和破坏强度。数值模拟结果表明:所提出的结构不仅表现出弹性各向同性响应,还具有近似各向同性的非线性响应。特别是在相对密度低于1%的情况下,本文所提材料的泊松比几乎达到了各向同性材料理论的上限0.5。之后的单轴压缩试验证实了我们的设计,试验结果表明:与传统的体心立方桁架结构相比,所制备的材料具有2倍的相对模量、1.6倍的相对失效强度和比能量吸收效率。这使得该材料在吸能和变换弹性动力学领域有潜在的应用前景。最后,提出了一类新型的具有弹性各向同性性质的可重复使用的类软木点阵材料。它是从一类具有复杂节点形式的混合胞元优化而来,具有接近于零的各向同性泊松比。优化设计是通过基于有限元仿真结果的椭圆基函数神经网络和多目标遗传算法来实现的。使用激光直写技术制备的点阵材料的单元尺寸为300m。实验和模拟均表明:该材料具有近似各向同性的力学性能,它在所有方向上的泊松比均小于0.08。在经过施加应变超过20%的压缩试验后,样件仍然可以恢复原来高度的96.6%。