蜂窝结构具有高强、轻质、吸能、减震、隔音、隔热等优异性能，是轻量化设计在工程应用最广泛的结构之一，研究蜂窝结构力学性能至关重要。本文提出三种蜂窝结构设计方案，从理论分析和模拟出发，并结合实验，探究了三种蜂窝结构的抗压、抗弯性能；同时研究了体积分数和纤维类型对弯曲性能的影响。

1、设计节点增厚蜂窝结构。理论推导节点增厚蜂窝结构的等效弹性模量，研究节点参数变化对等效弹性模量的影响。通过蜂窝准静态单轴压缩实验、模拟，研究了胞元杆件的应力分布特征。结果表明，节点增厚蜂窝结构等效弹性模量理论值与实验、模拟值基本相符。在一定范围内，节点增厚蜂窝结构等效弹性模量、屈服应力高，杆件应力分布更加均匀。

2、设计非正六边形蜂窝结构。研究了长细比和斜杆角度对蜂窝结构的等效弹性模量及屈服应力的影响。通过数值模拟蜂窝准静态单轴压缩变形过程，探讨了胞元的变形特点。结果表明，长细比增加，蜂窝y方向的等效弹性模量及屈服应力增加；斜杆角度为20°时，蜂窝的抗压能力最高。蜂窝抗压能力提高时，非线性段胞元变形模式分为两个典型阶段：斜杆生产生较大刚性转动，形状变为凹角胞元；随后竖杆失稳屈曲，胞壁堆叠。

3、设计壁厚梯度蜂窝结构。通过数值模拟梯度壁厚蜂窝悬臂梁的弯曲过程，探讨了梯度壁厚和中空截面设计对其抗弯能力的影响。结果表明，胞元数相同，梯度壁厚蜂窝抗弯能力大于均匀壁厚蜂窝；空心设计的梯度壁厚蜂窝结构抗弯能力最好。梯度壁厚蜂窝的弹、塑性变形能大，边缘杆件厚，抗弯能力提高。

4、设计纤维复合材料。研究了体积分数、纤维类型、纤维材料、螺旋参数和结构尺寸对复合材料弯曲性能的影响。准静态三点弯曲实验结果表明，体积分数为5%，螺旋纤维和正弦纤维复合材料的弯曲性能大于直纤维；结构尺寸增加，纤维复合材料弯曲应力增加，但趋势不变，不影响其弯曲性能的对比结果。