本文主要研究蜂窝状纳米多孔材料和多级金字塔夹芯结构两种多孔材料与结构的的力学性能。纳米多孔材料有着直径为纳米级的孔洞，具有独特的力学性能和化学性能，可以用作驱动器、传感器、传输介质、多孔电极、能量储备器、电磁波传输器等。为了更好地实现它们的工程应用，对其力学性能的系统研究十分必要。对蜂窝状纳米多孔材料的主要研究如下：建立了三维有限元模型对置于硅基底上的纳米多孔材料薄膜的压痕响应进行初探，确定了蜂窝状纳米多孔薄膜的宏观弹塑性性能（横观各向压痕模量　、宏观硬度　和宏观屈服应力　）。采用三维有限元数值模拟方法和无接触式光学应变仪测量试验方法，系统研究了单轴压缩载荷下不同相对密度的规则性多孔材料的弹塑性力学性能（宏观弹性模量、宏观泊松比和宏观屈服强度等），比较了有限元模拟结果、试验结果和经验模型（Gibson-Ashby模型和混合模型），分析了蜂窝状多孔材料的弹塑性失效机理。结果表明，传统的Gibson&　Ashby模型描述高孔隙率的规则多孔材料是正确的，而描述高密度的多孔材料时需要进行修正，混合模型可以正确描述规则性多孔材料面外的力学性能，但不适用于描述面内的力学性能。在上面两章的基础上，针对蜂窝状纳米多孔薄膜的横观各向同性性能，通过锥形压头压痕试验得到蜂窝状纳米多孔薄膜五个弹性常数与面内面外压痕模量的两个显示表达式，利用球形压头压痕实验获得了纳米多孔材料五个弹性常数中的一个弹性常数，然后通过对与纳米多孔材料相同相对密度的等效规则性多孔材料进行单轴压缩实验和理论推导，得到了五个弹性常数与宏观泊松比的两个关系表达式，最终联立这五个表达式，从而得到了蜂窝状纳米多孔材料的五个弹性常数。最后，通过球形压头进行压痕试验并结合塑性力学性能与能量功间的关系获取了纳米多孔材料的塑性特性（面内面外的宏观屈服应力和宏观硬化指数）。多级多孔结构具有多层级特性，在相同密度下，多级多孔微结构材料有时候压缩强度要高于传统的多孔结构。由于加工难度大和造价高等缺陷限制了多级结构材料的应用，然而多级结构有望在延迟弹性屈服和塑性屈曲上发挥很大的作用，尤其是在大型的三明治结构中很有吸引力。迄今为止，对有着多级结构的材料进行力学性能的研究主要集中在二维蜂窝状结构上，对有着多级结构的三维结构研究很少。本文对多级金字塔夹芯结构的主要研究如下：分析了一阶金字塔夹芯和二阶金字塔夹芯两种单胞结构在1方向压缩和2、3方向剪切时的力学性能。通过理论推导，得到了在这三个方向加载时单胞的等效弹性模量、等效剪切模量、等效压缩强度和等效剪切强度的解析表达式。为了校核计算结果的可靠性，将解析表达式计算结果同三维有限元结果进行了比较。最后通过有限元对比分析了同体重的两种芯体单胞在相对密度增加时的比刚度和比强度。结果表明，与一阶金字塔夹芯结构相同体重的多级结构对比刚度没有贡献；但随着相对密度的减少，一阶金字塔芯体中的杆件因弹性屈曲而失效，而多级结构因能延迟夹芯结构的屈曲具有较高的比强度。建立了一阶金字塔芯体夹芯结构和二阶金字塔芯体夹芯结构两种芯体结构在冲击载荷作用下的三维有限元冲击模型，分析了在冲击载荷下有着相同相对密度相同体重的两种芯体结构的位移与加载时间的关系，比较了两种芯体结构的抗冲击能力，最后分析了夹芯结构的吸能机理及两种芯体结构的吸能能力。结果表明，两种芯体夹芯结构在抗冲击和吸能方面相接近。建立了一阶金字塔夹芯结构和二阶金字塔夹芯结构的三维有限元热传导模型，分析了两种夹芯结构的瞬态热传导及瞬态热传导辐射耦合换热性能，对比了两种芯体结构中热传导性能，并以此为基础分析了两种夹芯结构产生的热变形和热应力。结果表明：未考虑芯体材料向环境的辐射率时，两种芯体夹芯结构的传热能力和结构中的热应力接近；考虑辐射后，二阶金字塔夹芯结构在高温时的传热能力高于一阶金字塔夹芯结构，且结构中的热应力小于一阶金字塔芯体结构。