三明治夹芯结构由夹芯层与上下金属合金板组成,其主要特点是内部含有大量孔隙,因此,在保证强度的基础上能有效降低结构重量。相对于传统层板结构,该结构具有吸能、抗震、减重、低成本等方面的优势,近年来,在航空航天、车辆、军工等重要领域均有大量应用。工程结构应用中,三明治夹芯结构不可避免地会遭受压缩、冲击等载荷作用,进而导致复合结构发生断裂、连接界面脱粘等破坏,因而研究具有不同多孔芯层结构参数的轻质金属聚合物复合结构在不同加载条件下的力学行为及皮-芯界面力学性能,对于预测该类新型结构的承载与破坏形式至关重要。本文首先在阐明Voronoi结构的数学定义与各种参数确定方法的基础上,建立了不同不规则度的多孔聚乳酸（Polylactic Acid,PLA）聚合物结构,通过对模型种子点之间间距统计参数的确定,验证了建立方法的准确性。随后通过ANSYS APDL语言提取信息的方法建立了多孔蜂窝的有限元模型,并基于所建立的五种不同不规则度与杆件随机缺失5%的多孔结构,研究了不同多孔结构参数对其压缩承载性能的影响。此外,为了增强镁合金蒙皮-PLA多孔芯界面力学性能,基于界面增韧机理设计了界面微结构并经实验获得了增强增韧界面断裂韧性参数,并用于界面指数内聚力VUMAT子程序中。最后,对压缩过程中吸能表现稳定的不规则度下的两种结构进行了低速冲击动力学行为研究,研究了不同冲击能量、冲头尺寸对三明治夹芯结构冲击性能的影响。研究结果表明:不同不规则度下的多孔蜂窝结构中,相对密度较大的结构具有更好的压缩承载与吸能特性。随着不规则度的增大,多孔结构等效弹性模量不断增大,但吸能特性逐渐降低,在不规则度为0.5左右时的力学性能比较稳定;而多孔结构杆件随机缺失对其压缩承载的影响远大于不规则度的影响。与光滑皮-芯界面相比,所设计增强的皮-芯界面粘结性能提高了1.5倍以上;在动态冲击载荷作用下,3D Voronoi多孔结构较2D多孔结构具有更强的抗冲击特性,不同的冲头尺寸及形状对夹芯结构的冲击响应影响较大,其中2D Voronoi多孔结构对冲头尺寸的敏感性更强。通过典型3D Voronoi多孔蜂窝夹芯结构的数值模拟与冲击实验结果对比,发现结果吻合良好,表明设计的多孔夹芯复合结构具有良好的抗冲击吸能特性。