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随着社会的发展，科技的进步，多孔材料慢慢进入人们的视野。借助于其轻质、隔热和独特的机械性能，多孔材料被广泛的应用在包装运输、汽车、航天航空等领域，其中多孔材料的一个重要作用是用作能量吸收器件来吸收冲击能量。
不同于那些具有高阻尼的实心结构，多孔材料在受到压缩时往往会经历一个较长的平台阶段，使得其在受压时能够吸收大量的能量，而不会在受保护对象上产生高应力水平，这一点在包装运输和缓冲减震等领域是十分重要的。
在生活中，最常用的多孔材料主要是泡沫和具有周期性的蜂窝芯的结构(蜂窝结构)。借助于自然界中的多孔材料如木头、骨头等所带来的灵感，人们已经制作出了多种泡沫材料并广泛使用。
泡沫材料一般通过物理和化学发泡的方法制成，虽然可以保持整体孔隙率的均匀，但结构内部所形成的孔的大小、类型不一，而且孔的分布具有随机性。这使得泡沫材料的局部力学性能成为一个不可控的变量，从而使得我们在使用过程可能会出现局部疲劳失效或者局部传递应力过大，这对于一些重要的物体或精密仪器的保护是极为不利的。而泡沫材料由于工艺的限制，很难形成孔隙大小一致，分布规则的结构。
3D打印的发展为多孔材料的制作提供了一种全新的方式。借助于自下而上逐层堆积的方法，3D打印可以制作出一系列孔隙规则分布、大小相同的多孔蜂窝结构，从而可以有效解决泡沫结构孔隙分布不均匀等问题。因此，多孔蜂窝结构也成为了本文的主要研究对象。
多孔蜂窝结构的力学性能受到材料、单元格形状和相对密度等多方面的影响。通过调研多孔蜂窝结构的相关文献发现，目前的研究主要集中在刚性或脆性3D打印蜂窝的性能上，这类蜂窝结构在受到大的压缩载荷后往往会因为压碎和脆性断裂而失效，从而无法再次利用。另外，伴随着结构的压碎和断裂，会产生较大载荷波动。
为了在缓冲减震、个人防护设备等领域中应用我们的蜂窝结构，有必要对弹性多孔蜂窝结构进行研究。除此之外，目前的研究往往是通过调节蜂窝结构的相对密度来调控其性能，而很少研究材料和单元格形状产生的影响。
因此，为了填补对弹性多孔蜂窝结构的研究，借助3D打印制作出了一系列弹性多孔蜂窝结构，探究了在准静态压缩下多孔蜂窝结构的材料、单元格形状和相对密度的影响。
借助于3D打印的出现，使得多材料、分层及梯度结构成为可能，这些复杂的拓扑结构都有可能增强和调整多孔蜂窝结构的能量吸收能力。
因此，除了对规则的多孔蜂窝结构进行研究外，梯度蜂窝结构的设计在本文中被引入。梯度结构使局部承载能力成为一个可控的空间变量，而不是近似的恒定值，给吸能材料的设计带来了更大的灵活性。借助于数值模拟，对设计的梯度蜂窝结构的力学行为和吸能性进行了充分的研究。
可用于制备蜂窝结构的方法有叠加法、拉伸法和3D打印等。其中，叠加法和拉伸法常用于制作铝蜂窝、纸蜂窝等，而3D打印可用于制造金属或非金属蜂窝结构。
以铝蜂窝结构为例，叠加法通常是先将铝箔制作成波纹条，然后再用胶粘或焊接的方法把波纹条连接起来，制造的结构的强度和寿命往往受到胶粘剂的性能影响；拉伸法则是先通过胶粘把铝箔连接在一起，然后借助相关设备将其拉伸成蜂窝结构，通过这种方法制作的结构的强度除了受到胶粘剂的影响外，还会受到单元形状的影响。这是由于蜂窝结构的部分局部会出现拉伸不足或过量的问题，从而使得单元形状不够规则，所以这种方法主要用于对结构精度要求不高的领域。
不同单元组成的蜂窝结构需采用不同的工艺流程，任意形状的结构并不总是可能的。最后，对于定制蜂窝结构，上述方法耗时且昂贵，特别是对于具有渐变尺寸的设计。
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