负泊松比蜂窝具有特殊的力学性能,是一种具有广阔应用前景的新型轻量化微结构材料。作为负泊松比蜂窝的一种,三维内凹蜂窝比传统二维内凹蜂窝具有更优异的性能。随着加工技术的不断完善,使得三维蜂窝的应用前景越来越广阔。本文基于实验、数值仿真和理论分析对一种三维内凹蜂窝在压缩载荷下的力学性能和变形模式进行了系统性分析,研究了压缩速度对结构变形模式的影响,以及结构尺寸参数对其基本力学性能的影响规律。首先,采用手工方式制备了三维内凹蜂窝样件,并进行了准静态压缩和动态压缩实验。在此基础上,基于有限元方法建立了三维内凹蜂窝压缩力学特性数值仿真模型。对比分析发现,数值仿真结果与实验结果呈现良好的一致性,说明了所建立数值模型的有效性和准确性。其次,基于材料力学理论,分别推导出了三维内凹蜂窝的弹性模量、泊松比,以及在准静态压缩强度的理论解。上述变量的理论解与仿真解之间的相对误差在6%以内,验证了本文中理论分析的准确性。然后,研究了动态压缩速度对三维内凹蜂窝变形模式的影响规律。结果表明,随着压缩速度增加,三维内凹蜂窝的内凹效应逐渐减弱,变形模式也由整体变形逐渐转变为逐层压溃。参考仿真得到的三维内凹蜂窝在动态压缩下的变形模式,推导了其动态压缩强度的理论解;理论解与仿真解的相对误差小于7.5%,验证了理论解的准确性。针对三维内凹蜂窝冲击吸能特性的研究结果表明,其比吸能仅与压缩速度有关,与蜂窝的具体尺寸参数无关。最后,利用仿真模型,研究了三维内凹蜂窝结构的尺寸参数对其力学性能参量的影响规律。结果表明:减小斜胞壁长度或增加胞壁厚度可以显著提高蜂窝材料的弹性模量;在一定范围内,内凹角越大,负泊松比效应越显著;壁厚对三维内凹蜂窝的准静态压缩强度和动态压缩强度影响最为显著,胞壁越厚,蜂窝的压缩强度越高。此外,三维内凹蜂窝的动态压缩强度随压缩速度的增加而增加,结构的应力强化作用随内凹角或胞壁厚度的减小变得更为显著。