航天器在发射过程中会受到低至几赫兹高到几千赫兹的振动激励,剧烈的振动和冲击载荷使航天任务的安全性和可靠性受到了严重威胁。随着航天器对结构减振性能要求的不断提高,传统工程结构越来越难平衡承载能力和质量约束之间的矛盾。为了解决这个难题,受山羊在悬崖间奔跑和跳跃时其腿骨轻松自如对付落地冲击的启发,本文提出了基于山羊腿骨微观组织构造和结构的仿生减振结构设计思想,并围绕密质骨微观结构分析、仿生交错复合结构设计、力学建模、数值仿真以及仿生交错复合结构试验等问题开展了系统的研究。论文的主要工作概况如下:1、研究了山羊胫骨中密质骨的微观构造,提出了密质骨的一种部分自相似分级结构模型,设计了具有孔隙的新型仿生交错复合结构。（1）研制了能够展示山羊胫骨中密质骨的横向和纵向截面的骨骼样本,采用扫描电子显微镜研究了密质骨在各生长方向上从中尺度到亚微米尺度的微观构造,得到了密质骨三维分级结构。（2）分析了密质骨微观结构与骨骼力学性能的关系,并提出了密质骨的一种以交错复合结构为基础的部分自相似分级结构模型;将密质骨中的亚微米尺度孔隙引入交错复合结构,设计了新型仿生交错复合结构。2、建立了仿生交错复合结构的本构模型,分析了结构参数对所设计结构力学性能的影响,通过数值仿真验证了模型的正确性。（1）基于拉伸-剪切链模型建立了二维仿生交错复合结构线弹性本构模型,根据材料强度理论得到了复合结构的强度计算方法,完善了仿生交错复合结构设计;建立了具有孔隙的新型二维仿生交错复合结构的线弹性本构模型;分析了结构参数对二维仿生交错复合结构力学性能的影响,通过数值仿真验证了本构模型的正确性。（2）基于剪-滞模型建立了三维仿生交错复合结构的线弹性本构模型,分析了结构中应力分布和结构的力学性能随结构参数的变化规律;设计了具有孔隙的新型三维仿生交错复合结构,并将剪-滞模型进行了推广,得到了多孔结构模型中的应力分布规律;最后,通过数值仿真验证了理论分析的正确性。结果表明:所设计的孔隙能够显著改善交错复合结构中应力分布的均匀性,使各组分的力学潜能得到更大程度的发挥,因而新型仿生交错复合结构具有更高的比弹性模量、比强度和比能量存储能力。（3）建立了二维仿生交错复合结构的线性粘弹性本构模型,并对比了不同复合结构模型的损耗模量和损耗因子随结构参数的变化规律,结果表明仿生交错复具有很高的阻尼密度比,最后通过数值仿真分析验证了粘弹性本构模型的正确性。3、研制了仿生交错复合结构试验件,开展了力学性能测试实验,一定程度上验证了仿生交错复合结构设计的可行性。（1）根据是否具有孔隙,设计了两种仿生交错复合结构试验件,并采用高精度多组元3D打印技术对试验件进行了研制;（2）开展了仿生交错复合结构力学性能测试实验,对实验现象和实验数据进行了分析,通过将试验结果与本构模型的计算值进行比较,一定程度上验证了仿生交错复合结构设计的可行性。通过本文研究,完成了一类仿生交错复合结构从设计到实验的简要过程,并得到了这类结构的弹性模量、强度和阻尼等力学特性与结构参数之间的关系,论文研究成果可为仿生交错复合结构在航天工程领域的应用提供重要的理论支持与技术参考。