泡沫铝是一种集结构与功能于一体的新型工程材料。近些年来,随着对其力学性能研究的逐渐深入,其应用范围也在不断扩大。为进一步改善泡沫铝的力学性能,促进其在土木工程减振领域的应用,本文基于网络互穿相复合材料(Interpenetrating Phase Composites,简称IPC材料)的概念,以球形通孔泡沫铝为基体、聚氨酯为增强相,制备了球形通孔泡沫铝/聚氨酯复合材料(Spherical Open-Cell Aluminum Foam/Polyurethane,简称SPAF/PU复合材料)。围绕着SPAF/PU复合材料的压缩和拉伸力学性能,本文开展了一系列试验研究和数值模拟,全文的主要研究内容和结论如下:(1)开展了不同温度下SPAF/PU复合材料在单调压缩、不同幅值下循环压缩以及特定幅值下循环压缩三种不同工况下的压缩力学性能试验,探讨了复合材料的单调压缩变形机制和循环压缩变形机制及耗能原理。分析了温度对复合材料的单调和循环压缩力学性能的影响。结果表明,聚氨酯的填充不仅提高了泡沫铝的单轴压缩强度,增强了复合材料的塑性变形能力,而且弥补了泡沫铝回弹性能不足的缺陷,有效地提高泡沫铝在循环荷载下的耗能能力。此外,研究表明,温度对SPAF/PU复合材料的压缩力学性能也有很大影响。在小应变幅值下,随着温度的升高,复合材料的屈服强度提高,变形恢复能力增强,耗能能力改善;在大应变幅值下,随着温度的升高,复合材料破坏程度加重,承载能力逐渐下降,耗能能力和变形恢复能力也随着变弱。(2)基于SPAF/PU复合材料在不同温度下的单轴压缩的试验结果,以Liu-Subhash模型为基础,引入温度参数,建立了考虑温度效应的宏观唯象单轴压缩本构模型。拟合结果表明,构建的模型能够较好地预测复合材料在不同温度下的单轴压缩力学性能。分析了SPAF/PU复合材料在不同幅值下循环压缩加卸载应力-应变曲线的特性,提出采用“分段非线性模型”来表征复合材料的循环加卸载应力-应变曲线,模型预测结果与试验结果对比表明,该分段非线性模型能较好地描述复合材料在不同温度下的循环压缩加卸载性能。(3)开展了不同孔隙率的泡沫铝及SPAF/PU复合材料的准静态拉伸试验。分析了孔隙率对两种材料拉伸力学性能的影响;结合泡沫铝及复合材料的拉伸变形过程,探讨了两种材料的变形机理和破坏机制。结果表明:泡沫铝的拉伸应力-应变曲线由线弹性变形段、塑性变形段和断裂破坏段组成,具有非常典型的非线性特性。SPAF/PU复合材料的拉伸应力-应变曲线与泡沫铝类似,但聚氨酯的填充有效地弥补了泡沫铝试样中初始缺陷的影响,使得复合材料的变形更加均匀。相对于泡沫铝材料,复合材料的塑性变形能力提高了约40%,抗拉强度提高了约7%。泡沫铝和SPAF/PU复合材料在拉伸荷载作用下的破坏呈半脆性破坏,是在其胞孔发生一定塑性变形后,由于胞棱的缺陷导致的突然破坏。其次,试验结果表明,孔隙率对泡沫铝及复合材料的拉伸力学性能也有较大影响:两种材料的弹性模量、抗拉强度及断裂伸长率均随着孔隙率减小而提高,其中,复合材料的断裂伸长率受孔隙率的影响尤为明显。同时,采用泡沫材料的宏观唯象本构模型,对泡沫铝及SPAF/PU复合材料的单调拉伸应力-应变曲线进行拟合,建立了考虑孔隙率影响的泡沫铝及SPAF/PU复合材料的宏观唯象拉伸本构模型,为预测复合材料的准静态拉伸力学性能提供一条有效的途径。