多孔材料由于其具有比强度高、吸能优良和抗震性能好等优异特性,在汽车、飞机等的结构轻量化设计、防护包装、换热器等领域具有广阔的应用前景。值得注意的是,多孔材料及其复合结构在应用中长期处于高温条件下,易发生蠕变行为。在这种工况下,多孔材料通常受到多轴载荷作用并且处于复杂应力状态下;不仅如此,多数多孔材料的胞孔结构往往天生具有缺陷和不均匀性。因此,要想在实际工程中实现材料的合理设计与使用,多轴应力状态和缺陷效应对多孔材料蠕变行为的影响规律的研究就显得尤为重要。针对以上存在的问题,本文基于幂律蠕变本构和特征应力-特征应变关系,并通过二维/三维Voronoi有限元模型,获得了各向同性多孔材料和横观各向同性多孔材料的多轴蠕变本构关系;此外,还定量研究了缺陷效应对多孔材料单轴稳态蠕变性能的影响规律。具体包括:(1)建立了能够有效表征多孔材料细观结构的三维Voronoi有限元模型并对其有效性进行了验证。详细阐述了三维Voronoi算法以及具有周期性边界条件的各向同性和横观各向同性开孔多孔材料三维细观有限元模型的建模方法及流程;并且定量的研究了不规则度、横观各向同性程度、单元类型、尺寸效应、网格敏感性等建模参数对数值模拟结果的影响规律,确保了有限元分析的准确性和可靠性。(2)基于拉长的十四面体模型和Voronoi随机模型,以稳态蠕变率为指标,系统的研究了各向同性、各向异性和横观各向同性开孔多孔材料的单/多轴蠕变行为。研究结果表明:多孔材料的稳态蠕变率具有明显的相对密度依赖性,且十四面体模型的稳态蠕变率要明显高于Voronoi随机模型;同时,材料的横向稳态蠕变率会随其横观各向同性程度的增加而增加,而纵向稳态蠕变率则相反。上述现象均表明多孔材料的细观胞孔结构会对其宏观力学性能产生显著的影响。此外,基于特征应力-特征应变理论框架,建立了适用于各向同性、各向异性和横观各向同性多孔材料的多轴蠕变本构模型。并通过理论与相应数值模拟结果的对比,验证了上述模型的有效性。(3)利用二维蜂窝和十四面体有限元模型,研究了缺陷效应对多孔材料单轴蠕变行为的影响规律。结果表明:多孔材料单轴稳态蠕变率与其相对密度、初始棱壁缺失数量和缺失棱壁类型比例均密切相关——特别是缺失棱壁类型比例,该参数往往容易被忽略,然而其影响却尤为显著。此外,借助有效蠕变应力的概念,建立了能够准确描述多孔材料不同缺陷效应对其单轴稳态蠕变率影响规律的理论模型,并对该模型的可靠性进行了验证。