多孔金属以其优异的力学性能和物理特性被广泛的应用于航空航天、交通物流、军事工业以及建筑等领域,是一种集多功能与一体、能良好适应各类服役环境的先进材料。以多孔金属为芯层的夹芯结构既弥补了多孔金属本身的强度不足,又充分发挥了面板与芯层的各自优势,极大的拓宽了多孔金属材料的应用范围。关于多孔金属夹芯结构在准静态载荷和动载荷下的力学行为研究已成为国内外学者研究的热点问题。目前这一课题尚未形成系统的研究体系,仍然具有大量的问题亟待解决。相信随着研究的不断深入,多孔金属夹芯结构将在工程应用和高科技领域发挥越来越重要的作用。本文针对典型的铝蜂窝夹芯板和铝波纹夹芯板进行了爆炸加载实验和泡沫子弹撞击加载实验,通过改变炸药当量、距离、子弹撞击速度等载荷参数,研究了不同冲量下固支夹芯方板的变形失效模式和塑性动力响应过程。实验结果表明,芯层厚度和芯层平均密度的增大均能有效的减小后面板的最终挠度,而厚度和平均密度的增大将会增加结构的体积与质量,如何平衡抗爆性能与夹芯结构体积与质量之间的关系是夹芯结构设计的重要考虑因素。爆炸载荷作用下夹芯板的面板主要有塑性大变形、撕裂、侵入失效三种失效模式,芯层变形区域可分为压实、部分压实以及边界三个区域,在边界处将有明显的剪切失效发生。子弹撞击作用下前面板主要有压入、撕裂和“嵌入”失效,后面板为“穹”形整体变形以及局部的撕裂直至穿透。芯层的主要变形区域位于子弹撞击区域,与爆炸载荷相比,边界处不出现明显的剪切失效。夹芯板的失效模式与泡沫子弹的密度相关,在一定的冲量下,当泡沫铝相对密度较低或者较高时,子弹撞击过程中自身所耗散的内能将更少,从而子弹的动能将更多的传递给结构从而导致夹芯结构的“嵌入”失效。在强动载作用下结构的瞬时挠度将超过其最终挠度10%-40%,可能产生对被保护结构与人员的更大伤害。应变结果表明泡沫铝子弹撞击加载下结构的运动过程可以分为子弹压缩、子弹和弹托共同作用两个阶段。基于实验结果,采用非线性有限元软件AUTODYN对爆炸载荷和子弹冲击作用下结构的动力响应进行了数值模拟。分析了载荷与结构的作用过程、芯层的变形过程、结构各部分的能量吸收以及结构的变形机理。结果表明：相对于球面波,柱形炸药所产生的冲击波作用下,夹芯板中心所承受的载荷强度明显增大,夹芯板的塑性区域将首先在中心承载区形成并逐渐向边界处移动,夹芯板承载区域将更容易出现侵入失效。对于蜂窝夹芯板,爆炸载荷作用的初始阶段芯层就已经出现屈曲并开始压缩,当芯层达到最大压缩量之后蜂窝板的整体运动开始；而对于波纹夹芯板,由于其芯层壁厚较大,在载荷作用的初始阶段几乎和前面板同时加速,在前面板加速到最大速度的过程中才发生屈曲,并且在整体运动阶段抗弯刚度较弱的方向上将出现褶皱。在泡沫铝子弹撞击下,夹芯板将经历子弹和弹托达到共同速度时的加速撞击过程,当撞击速度较小时这一加速撞击的影响较小,随着撞击速度的增大,其影响将明显的提高,有可能对结构产生进一步的损伤。随着面板厚度的增大,芯层在子弹压缩阶段不能完全压实,在加速撞击过程中芯层将进一步的压缩。随着面板厚度、芯层厚度、芯层壁厚的增大,后面板挠度不断减小。夹芯板的能量吸收与载荷强度密切相关,较小的载荷下结构不能充分发挥能量吸收能力,而较强的载荷下结构则不能充分吸收载荷的能量而失去应有的保护作用,因此在设计中需要充分考虑夹芯结构服役环境的载荷条件。利用AUTODYN对强动载作用下典型的泡沫铝夹芯板的运动模式进行了分析,对Fleck模型中的耦合问题进行了研究,考察了泡沫子弹撞击载荷作用下结构的运动过程。结果表明：Fleck模型对于近场的柱状炸药起爆,有可能较低(弱冲击波或者强度较高的芯层)或者较高(强冲击波或者强度较弱的芯层)的估计芯层和面板的能量吸收从而导致计算结果的失真。对于应变强化较为明显的芯层材料,当载荷强度不足以使芯层完全密实化的情况下,如果采用均匀压缩模型将明显低估芯层在变形压缩过程中所吸收的能量。泡沫子弹撞击载荷作用下结构的响应可以分为子弹压缩、芯层压缩、子弹与夹芯板共同运动以及子弹与面板分离四个阶段。