力学超材料凭借其特殊的力学性能吸引了国内外学者的研究,负泊松比材料作为一种力学性能优良的力学超材料,已经应用于航空航天,车辆工程和生物医疗等领域。目前的负泊松比结构研究,主要是针对新型结构的设计,静力学分析和抗冲击性能的研究,对结构中的应力分布及应力集中现象关注不够,而保持结构光滑连续是降低应力集中现象的有效方法。本文针对双正弦光滑曲壳等结构,对其负泊松比性质进行验证和分析,阐述了光滑曲壳结构中负泊松比效应的产生机理,建立了双正弦曲壳结构的负泊松比简化分析模型,提出了将不同周期性方程加法组合得到新的光滑曲壳中面方程的方法,并实现了正负泊松比组合的三维光滑曲壳组合结构设计。采用试验和数值分析的方法验证和分析了双正弦曲壳结构的负泊松比效应及应力集中效应。分析了双正弦曲壳结构面外凸起结构的排布方式对负泊松比效应的影响,证明了凸起结构的棋盘式排列是负泊松比效应的必要条件。获取了结构特殊截面在拉伸载荷下的变形规律,阐述了面外变形导致的面内负泊松比效应的机理。研究了结构参数和材料参数对光滑双正弦曲壳结构力学性能的影响,结果表明曲壳幅值和相对厚度是主要的结构影响因素,与一般的负泊松比结构不同,材料泊松比会对双正弦曲壳结构的泊松比产生影响。分析了双正弦曲壳结构的应力集中现象,结果表明双正弦曲壳结构有着较低的应力集中系数。建立了双正弦曲壳结构的相互作用正交曲梁阵列的负泊松比简化分析模型,引入曲梁间的相互作用实现模型内主方向上变形的相互耦合,计算了正交曲梁阵列模型两个主方向上变形,预报了双正弦曲壳结构的泊松比。采用线弹性单元实现梁之间的耦合,分析了相互作用参数对结构泊松比的影响,得到了不同材料泊松比时结构泊松比随几何参数的分布。分析了几何参数和材料参数对泊松比的影响,掌握了通过改变结构相对幅值、相对厚度和材料泊松比对结构泊松比进行调控的方法。分析了三种具有棋盘式排列的周期性光滑曲壳结构的负泊松比效应,结果表明曲壳的中面形状是决定结构是否具有负泊松比性质的重要因素。提出了平移扫略光滑曲线构建光滑曲壳结构的方法,得到了能够实现面内的双向负泊松比效应的正弦曲线平移扫略曲壳,通过提高母线的弯曲程度,可以增强结构的负泊松比效应。提出了将不同的周期性函数进行的加法组合的曲壳中面方程设计方法,通过分析两项周期性方程等权重组合时的结果,得到不同周期性函数的在组合过程中对最终结构泊松比的影响能力,给出不同设计需求时周期性函数的选择方法,分析了组合权重对曲壳结构的泊松比和应力集中系数的影响。实现了两项和三项周期性函数组合时的正、负和零泊松比设计。提出了将曲壳单元或平板单元嵌入到三维正交框架结构中而得到不同泊松比组合的三维光滑曲壳组合结构设计方法,得到了四种不同泊松比组合的三维光滑曲壳组合结构。采用试验和数值分析的方法验证了三维光滑曲壳组合结构的负泊松比效应。证实了三维光滑曲壳组合结构泊松比是由相应平面内重复单元性质决定的。引入了瞬时泊松比来表征结构在大变形时的负泊松比效应,研究了四种个模型中泊松比的变化规律。在载荷作用下,相邻的重复单元相互影响使平板单元变成了类似的棋盘式排布方式。阐述了三维光滑曲壳组合结构的负泊松比机理,结构中重复单元的面外变形导致三维组合结构产生负泊松比效应,但是受到框架结构和相邻重复单元的限制,结构整体的泊松比小于光滑曲壳结构的泊松比。通过选择参数不同的承载单元可以得到不同负泊松比特性的组合结构。