复合材料夹层结构具有高比强度、高比模量、高比刚度以及耐疲劳等诸多优势,因此夹层结构常作为一种轻质高强的结构被广泛应用到航空航天、军事设施、工程建筑、以及交通轨道等领域。复合材料夹层结构虽然可以通过夹芯层的设计到达轻质、高强的效果,但是传统的制备工艺繁琐,成型周期长,效率低下,可制作类型单一,同时结构制造大多需要模具,成本较高,因此限制了复合材料夹层结构的发展。增材制造技术又称为3D打印技术,其具有高度的设计自由度,通过逐层堆积的方法快速制造出复杂的结构,而这些结构很难用传统的制造技术来形成,因此本课题利用3D打印技术制备异型芯材复合材料夹层结构,研究了不同芯子参数和蒙皮参数对夹层结构力学性能的影响。本文在格栅结构的基础上通过变换芯子角度设计了一种异型芯材复合材料夹层结构,利用熔融沉积型（Fused Deposition Modeling,FDM）打印技术,以聚乳酸材料作为3D打印耗材通过FDM3D打印技术制备出夹芯层,将碳纤维预浸料利用模压成型制备夹层结构蒙皮,并通过二次胶接技术制备出异型芯材复合材料夹层结构。研究了不同芯子角度（α=60°、α=70°、α=80°、α=90°）、不同芯层高度（H=6mm、H=7mm、H=8mm、H=9mm、H=10mm）、以及不同蒙皮铺层角度（0°/90°及±45°）和厚度（4层、6层、8层、10层）对复合材料夹层结构力学性能的影响,分析了复合材料夹层结构在三点弯曲、平面压缩载荷作用下的力学性能及失效破坏模式。同时建立了异型芯材复合材料夹层结构仿真模型,优化模拟参数后对夹层结构进行三点弯曲与平压性能仿真模拟,分析了复合材料夹层结构在三点弯曲、平面压缩载荷作用下的力学性能及失效破坏模式。主要结论如下:（1）改变芯子高度或角度能够提高复合材料夹层的强度。夹层结构在承受弯曲载荷时,当芯子角度一定时,随着芯层高度的增加夹层结构所能承载的极限载荷增加,弯曲强度增加;当芯层高度一定时,随着芯层角度的增加夹层结构所能承载的极限载荷减小,弯曲强度降低。芯子角度α=60°、芯子高度H=10mm所组成的夹层结构极限载荷达到2350N,弯曲强度为186.75MPa。3D打印异型芯材夹层结构在承受弯曲载荷时的失效模式为芯子的剪切破坏以及蒙皮皱屈失稳。（2）受芯层PLA材料性能以及3D打印参数的影响,夹层结构的抗压性能主要与芯子单胞边长有关,单胞边长越小,单位体积内芯格越密,抗压能力越强。本文设计的3D打印异型芯材夹层结构在承受面外压缩载荷时的失效模式为芯子的屈曲失稳。（3）对不同蒙皮参数（包括蒙皮纤维角度以及铺层厚度）3D打印异型芯材夹层结构进行三点弯曲试验以及仿真模拟,研究发现纤维铺层角度为0°/90°时蒙皮的铺层厚度对夹层结构所能承受的最大弯曲载荷影响不大,而随着铺层厚度的增加,结构的弯曲强度逐渐减小;当蒙皮纤维铺层角度为±45°时,随着蒙皮的铺层厚度的增加,夹层结构所能承受的最大弯曲载荷也逐渐提高。当蒙皮铺层厚度一定时,纤维铺层角度为0°/90°铺层的夹层结构所能承载的极限载荷均大于纤维铺层角度为±45°铺层的夹层结构所能承载的极限载荷,夹层结构的破坏模式表现为芯子的剪切失效。