近几十年以来,随着科学技术的进步、工业的发展,工程结构正在向大型化、轻质化、多用途化方向飞速地发展。作为一类重要的工程材料,人工多孔材料的商业经济性可与铝业或玻璃业相比拟,因此研究多孔材料的性能和制备具有重要的现实意义。　　本文以不同条件制备下的高分子多孔材料为研究对象,利用了X射线微断层扫描技术以及自行设计的准现场压缩加载实验装置,对多孔材料的微结构进行了详细的表征,并给出了在压缩加载下多孔材料微结构的形变机制。之后通过理论分析以及模拟计算,总结了高分子多孔材料力学性能与微结构之间的联系,并对工业应用的优化方法提供了支撑。主要工作如下:　　1.通过x射线微断层扫描技术以及自编改进的关于多孔材料结构优化的图像处理代码,实现了对多孔材料的细观结构的量化表征。分析表明,多孔材料的微结构、力学性能与制备条件密切相关,制备压力对于材料的孔洞尺寸分布影响明显。而材料的力学性能在密度与孔隙率相差不大的情况下,取决于孔洞的主要尺寸范围。　　2.与合作者共同设计的准现场压缩加载实验装置,揭示了高分子多孔材料在压缩载荷作用下的变形机制。结果表明,该类多孔材料塑形变形起始于10％～15％应变。孔洞分布不规则的微结构在塑性变形区,其变化首先是大孔间的薄壁发生屈曲失稳直至破坏,然后是整体材料的塌缩变形,而小孔结构在塑性变形中始终保持着良好的结构稳定性。　　3.在改进Gibson.Ashbv多孔固体的等效理论模型的基础上,提出了一个含尺寸分布因子变量的适用于不规则多孔固体材料的等效力学模型。之后,将其应用于所制备的聚丙烯+纳米粘土多孔材料进行结构表征,并对孔洞分布进行了函数拟合。结果表明,加入尺寸分布因子后,等效的力学模型更好地符合了材料的实验结果。在获取拟合函数后,我们将孔洞尺寸分布概念量化为孔洞尺寸范围,孔洞分布离散程度以及孔洞特征尺寸值三个参数。基于改进的理论模型和孔洞分布参数,我们研究了不规则多孔方板的振动特性,揭示了孔洞尺寸分布与多孔方板固有频率之间的联系。并在此基础上,研究了影响方板固有频率变化的孔洞尺度效应。　　4.基于CFD/CSD耦合方法,我们对美国NREL实验室S809风力机叶片模型进行了屈曲分析。我们将制备的新型多孔材料应用到叶片的材料铺层设计中进行载荷系数计算,并与传统的Balsa,木/玻璃纤维增强复合材料夹心铺层进行了对比。计算结果表明,将多孔材料用来替代Balsa木作为叶片尾缘的核心层是完全可行的,将天然材料替换为人工合成材料可以更好地满足工业可持续发展。此后,我们将多孔材料用来替换叶片前缘迎风面的玻璃纤维增强复合材料核心。结果表明在保持叶片整体屈曲强度不变的情况下,使用多孔材料可以使得总体质量下降80％以上。对叶片的屈曲分析表明,夹心层的核心厚度是壳体结构抗屈曲的主要属性之一,应用新型的高分子多孔材料作为核心可以在保持原有结构刚度的基础上大幅降低结构的质量,符合新时代结构材料大型化轻质化的要求。