泡沫金属作为一种新型工程材料，由于其特殊的疏松孔洞结构，使之具有质轻和其它许多独特的性能，在很多领域展现广泛的应用前景。因此，泡沫金属的材料本构关系、能量吸收特性以及泡沫金属构件的力学行为等已成为近年来备受关注的研究热点，并取得了一系列的成果。目前，也存在众多的问题有待于深入：如泡沫金属材料宏观本构关系及应变率敏感性问题、能量吸收优化问题、细观变形特性及其本构关系，以及新型泡沫金属填充构件的力学行为等。 本文采用试验研究、理论分析和数值模拟等多种研究手段，对开孔泡沫金属材料的静动态力学性能、能量吸收特性及其优化、考虑细观非均匀性的本构模型、非均匀细观变形特性，以及泡沫铝填充管的横向压缩性能进行了较深入的研究。 通过对开孔泡沫铝材料的准静态拉伸、压缩以及动态冲击试验，分析了泡沫铝材料的静动态力学性能及影响因素，并提出了一个不依赖于泡沫铝初始密度的半经验性的应力一即时相对密度塑性本构关系，该模型与人们常用的应力一应变关系相比，大大简化了对泡沫铝材料力学性能的描述。 基于新型的泡沫铝材料塑性本构模型，推导出描述泡沫铝材料能量吸收的一个新型表达式，即将泡沫金属吸收的能量表示为泡沫材料的即时密度的状态函数，与传统的计算方法相比，大大简化了能量的计算。在此基础上，以极限应力为控制参数，对泡沫铝材料进行吸能优化分析，确定了泡沫铝的最优初始相对密度，并推导出其表达式。 应用弹粘塑性本构模型，得到了适用于泡沫铝材料的一维弹粘塑性本构。该模型能够反映泡沫铝材料在中低应变率下具有的应变率负敏感特性。在弹粘塑性本构模型中，对应变率负敏感性的解释是材料存在细观孔洞破坏导致，这点和泡沫铝的细观破坏机理类似，这表明弹粘塑性本构理论可适用于泡沫铝材料。 扩展了Gibson--Ashby的均匀立方结构，建立了并联的非均匀细观立方结构模型以模拟开孔泡沫金属。基于细观统计模型，推导出开孔泡沫金属的--维应力--应变关系，并给出其屈服应变和屈服应力的明确表达式。该模型克服了原Gibson--Ashby模型在均匀性假设方面的不足，能够更好的反映非均匀泡沫金属材料的本质，更有效地描述泡沫金属压缩的整个响应过程。 以定量分析泡沫铝材料和蜂窝材料的变形特性为目的，结合试验探讨了几种对多孔材料非均匀变形进行定量描述的方法，突破了以往很多文献中直接通过观察试验中的照片或录像而得到定性结论的局限性。首次定义了变形非均匀性指标I<,inh,>定量描绘了蜂窝试件在压缩过程中的变形非均匀性历程，根据该指标对蜂窝试件在不同加载条件下的变形非均匀性进行了定量比较。此外，为了进行蜂窝试件的静、动态面内等比双向加载试验，本文设计了一个使用方便的双向加载试验装置，该装置可用于常规的材料试验机和落锤冲击试验机上。采用试验研究和数值模拟对柱形泡沫铝及其填充管在横向压缩荷载下的力学性能进行了研究，讨论了管与泡沫铝之间的耦合作用。对单根泡沫铝、单根铝管以及粘结和不粘结的泡沫铝填充铝管分别进行了准静态下的横向压缩试验，详细描述和比较了它们的变形过程和特点，分析了它们在横向荷载下的力学性能。研究结果表明：泡沫铝初始密度是单根泡沫铝和泡沫铝填充管在横向荷载下承载力和吸能能力的主要影响因素；管与泡沫铝界面的粘结与不粘结对填充管的承载力影响不大；泡沫铝填充管的吸能能力分别高于单根泡沫铝和单根铝管，但与二者之和很接近。本文以圆柱形泡沫铝试件的轴压实验为基础而推导的能量计算公式同样适用于泡沫铝的横向压缩情况。有限元模拟了单根泡沫铝、单根铝／钢管以及泡沫铝填充铝／钢管的横向受压情况，计算结果表明，填充结构中管与泡沫铝之间的耦合作用对泡沫铝和铝管的吸能均会有影响，但这种影响很小，泡沫铝填充管吸收的能量可以近似用单根泡沫铝和单根圆管吸能之和来表示。