随着科学技术和制造工艺的发展,人类对探索和制造一些具有特殊性质新型材料的手段越来越成熟。超材料作为人工复合结构或复合材料,具有天然材料所不具备的超常物理性质,而折纸和剪纸艺术作为超材料设计中重要的概念来源,具有更好、更灵活的适应性,受到了科学和工程界的广泛关注。本文基于Miura折纸样式演化出四种不同的折叠型力学超材料,并采用实验研究与理论分析相结合的方法研究了其运动特性和准静态力学行为。通过研究初始折角、折叠层数对结构面外泊松比的影响发现:随着初始折角的减小,结构两个正交方向的面外泊松比变化规律区别较大,其中一个方向始终为负,另外一个方向出现多次的符号变化;与初始折角对面外泊松比的影响相比,长高比对面外泊松比的影响相对较小。折叠结构的折叠层数为奇数时,其无量纲承载力优于偶数层;且层数越少,无量纲承载力越大。四种不同折叠结构都存在多稳态现象。随着初始折角的逐渐增加,四种折叠结构的力-折叠率关系都表现出从I型吸能构件向II型吸能构件转变。采用空间向量场对四种折叠型超材料的多稳态研究发现:不同折叠层数折叠结构的无量纲弹性能与初始折角的相关性不同。H-CL2折叠型超材料的无量纲弹性能不受初始折角的影响,而H-CL3、H-CL4和H-CL5折叠型超材料的无量纲弹性能与初始折角具有显著相关性,随着初始折角的逐渐增大,其无量纲弹性能的最小值逐渐减小。四种不同折叠型超材料的多稳态具有相同的规律。当初始折角较小时,具有一个稳定状态;而当初始折角超过临界角时会出现两个亚稳态。使用Instron5544对折叠型超材料准静态的力学行为进行了实验研究,分析了初始折角与折叠层数对力-位移关系、变形过程和变形模态的影响。研究发现:随着初始折角的增加,试件的力-位移关系会出现初始峰值力。奇数折叠层试件比偶数层折叠层试件承载能力好,且层数越少其承载能力越大;初始折角、折叠层数对折叠型超材料在准静态载荷作用下的变形模式影响较大。随着初始折角的增加,折叠型试件的变形模式从弹性弯曲+塑性屈曲/弯曲模式逐渐转变为弹性弯曲+欧拉屈曲模式。基于虚功原理推导了折叠型超材料在刚性折叠范畴内的承载力表达式。基于方管轴向压缩屈曲理论,结合实验变形模态并考虑纸张的应变强化因素给出了折叠型超材料在轴向准静态载荷作用下承载力的塑性理论解。理论预测结果与实验结果吻合较好,为折叠型超材料在轴向载荷作用下的工程应用提供了理论支撑。