形状记忆合金(SMA)是一类新型智能材料，在不同的温度下表现为形状记忆效应或者伪弹性效应，其物理本质是热弹性马氏体相变。SMA材料在缓冲耗能应用方面具有以下优点:相变产生应力平台，类似于塑性过程，能够有效控制最大冲击力;相变应变可恢复，并且远大于普通金属材料弹性应变，能够多次重复使用;相变滞回产生能量耗散。这些优点奠定了SMA在缓冲应用方面的广阔前景，因而在可重复利用的缓冲耗能装置设计上一直被寄予了厚望。尽管如此，目前SMA缓冲耗能的实际应用并没有得到大规模的推广。其中一个重要原因在于，当前开发、研究的SMA缓冲器普遍存在一个性能上的不足，就是难以同时实现较高的材料利用率和较大的缓冲行程。解决这一问题，一方面要对现有的SMA结构力学性能进行深入分析，另一方面还需借鉴各种优秀的机械设计，提出新的SMA结构形式。本文从上述两方面入手，从理论和实验等方面对多种SMA结构的缓冲耗能特性进行了系统研究，希望能够对SMA缓冲耗能的实际应用提供理论指导和技术支持。　　本文首先对SMA薄壁圆柱壳横向压缩的力学性能进行了研究。SMA壳体的局部变形模态主要是弯曲变形，故先对壳体截面的弯曲特性进行了理论分析，着重考虑了SMA材料的拉压不对称性对SMA矩形梁弯曲变形的影响，给出了弯曲变形加卸载过程中的中性层位置、弯矩、应力及相含量等的详细演化过程。把此研究方法应用于准静态试验的变形过程，分析了准静态过程中，SMA圆柱壳体中的弯矩和相含量的分布。利用SHPB装置，对有无横向约束的SMA柱壳的动态冲击特性进行了实验研究，得到了载荷位移曲线等宏观力学特性。SMA柱壳具有较大的压缩位移，因而适合作为一种冲击隔离装置，还可以通过合适的约束组合调节其刚度和阻尼性质，但弯曲变形模式决定了其整体较低的材料利用率，不适合作为一种大冲击能量吸收装置。　　提出了一种新型的液压型SMA缓冲器，利用SMA拉杆的单轴拉伸进行耗能和复位，通过液压装置中两个活塞的面积比实现位移放大的功能，同时兼顾了SMA材料利用率和缓冲器行程。准静态的理论分析结果表明:液压型SMA缓冲器的压缩位移是液压油体积压缩和SMA拉杆伸长两种变形机制的广义串联，可以通过调节大小活塞面积比，SMA拉杆数量、长度及性能等灵活的设置液压型SMA缓冲器的力学性能，计算得到液压型SMA缓冲器的缓冲能量密度及耗能比例最高分别约为为2.6J/g和40％。设计制作了原型机，并对其进行了静动态多个时间尺度的试验研究。准静态实验结果与理论分析吻合较好。质量块低速撞击下，总体结构响应与准静态结果接近，但加载初期存在载荷力较大波动，尚需进一步的解决。SHPB应力脉冲加载下，透射波幅值仅为入射波幅值的2％作用，表现出了良好的缓冲、隔离作用。为提高缓冲能量和耗能比例，理论上研究了液压型SMA缓冲器与其它耗能机制并联组成复合缓冲器的力学性能，均取得较好结果。尤其是与液体粘滞阻尼并联，具有天然的结构上的优势，同时还有很高的缓冲能量和耗能比例，计算得到复合缓冲器的缓冲能量密度及耗能比可以分别达到约4.5J/g和89％。除此以外，还在该工作中探索出了SMA缓冲应用的3项重要指导原则:(1)尽可能利用拉伸变形模式，应力应变状态简单、均匀，材料利用率能够得到保证;(2)引入位移放大机构，扩大缓冲行程;(3)与其它缓冲耗能机制结合，进一步提高缓冲容量和耗能比例。　　在上述3原则的指导下，进一步提出了一种胀环型SMA缓冲器，为弹性内环和SMA膨胀环的组合结构，基本原理是利用锥面扩径方式对SMA膨胀环变形进行放大，实现较大的轴向压缩位移，起到缓冲效应，摩擦与相变两种耗能机制共同作用，提高缓冲容量和耗能比例。对该缓冲器力学性能进行了理论分析、静动态实验及有限元计算。理论分析给出缓冲器的载荷位移曲线与SMA材料应力应变曲线相似，但加卸载平台载荷幅值比例更大，即耗能特性更加突出。具体来说，SMA材料相变性能决定了缓冲器的大行程特性及加卸载平台段特征，摩擦系数对缓冲器的耗能贡献较大，锥面角度对载荷位移曲线有一定的调节能力。研制了一款原型验证机，静动态力学性能均与理论分析较为一致。有限元分析显示缓冲器的弹性内环主要承受环向压应力，SMA膨胀环主要承受环向拉应力，且总体应力应变分布较为均匀，验证了理论分析若干假设和结果的正确性。综合理论分析、实验研究及有限元计算的相关结果，该胀环型SMA缓冲器可以通过紧凑设计实现约40％的可恢复相对压缩位移，SMA最大缓冲能量密度约5J/g，在不同的位移幅值下均能保持约80％的耗能比例。