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作为一类新型功能材料,形状记忆聚合物(SMP)较传统形状记忆合金和陶瓷而言,具有低密度、易制备、高应变冻结率、形状转变温度可调等优点,而且部分SMP还具有生物可降解性。因此其在工程领域具有极大的应用前景。SMP材料主要是通过热刺激实现形状记忆和恢复功能的,因此了解其热力学性质是促进这类功能材料工程应用的基础。此外,SMP作为一类有机高分子材料,其主要不足是刚度较低,为了有效提高其刚度和形状恢复力,在一些工程应用中往往考虑利用其增强结构,因此设计新的能有效提高其刚度和形状恢复力的形状记忆复合结构也是该领域的一个研究热点。本文主要围绕SMP基体及其增强复合结构热力学性质及形状记忆性能开展相关实验研究、数值模拟和理论分析。具体研究内容包括如下：1)SMP粘弹性实验研究.通过单轴循环加载及应力松弛实验,研究了SMP材料在橡胶态、玻璃态和形状转变区不同阶段的基本力学参数及粘弹效应,这为后续分析SMP在热力学循环过程中的响应特性提供依据。2)SMP形状冻结/恢复性质研究.考虑到SMP在实际使用过程中往往伴随热一机耦合作用,因此,首先测量了SMP在形状转变温度附近的热应变特性。在此基础上,通过单轴拉伸实验研究了SMP在不同预应变下的自由恢复性质及完全约束条件下的恢复性能,并利用三点弯曲实验研究了SMP在近似纯机械载荷作用下的形状记忆性质。3)SMP热力学本构方程建立.基于上述实验研究基础,借鉴高聚物结晶学理论,通过引入冻结份数概念,建立了一个新的热力学本构方程。相关理论分析结果与已有模型进行了比较。4)SMP三明治板形状记忆性质分析.首先,利用有限元方法分析了SMP三明治板结构的折叠变形,并依据极小势能原理求解了临界失稳理论解；其次,理论分析了SMP三明治板的过屈曲响应,并对其形状记忆性质进行了理论分析；最后,对SMP三明治板结构失效形式进行了讨论。5)SMP复合壳结构形状记忆性质分析.首先,数值分析了SMP复合壳的折叠性能,依据能量守恒原理分析了复合壳结构几何参数对其失稳性能的影响；其次,对SMP复合壳结构的形状记忆性质进行了理论分析；最后,对其结构失效控制进行了初步讨论。上述研究结果对了解该类功能材料变形机理和促进其工程应用具有重要的意义,而且对设计与研究新型SMP增强复合结构也有一定的借鉴意义。