作为一种新型智能材料，形状记忆聚合物（SMP）是继形状记忆合金后具有广阔应用前景的一类智能高分子材料，与传统形状记忆合金和形状记忆陶瓷相比，其具有低密度、低成本、大变形、形状转变温度可调等优点，并且部分SMP具有良好的生物相容性、可降解等特点。因此其已经被应用在许多空间展开结构、医用装置以及高端纺织品设计中，并且随着研究深入有望进一步用于制作各类复杂感知元器件、控制单元及其他智能装置。SMP主要通过形状记忆行为实现其功能，而热激励型为最为常见且最为基础的SMP材料，因此了解其热力学性质是进行深入研究并拓展其应用的基础。鉴于此原因，研究人员对于其宏观以及微观工作机理的探索仍旧在进行，对SMP机理的数学描述即对其本构的描述以及有效分析手段的建立仍旧是研究中的热点。该研究主要围绕形状记忆聚合物及其智能结构（空间展开铰链）变形特征及形状记忆效应开展相关理论建模和数值分析。具体研究内同如下：(1)建立了聚氨酯类SMPs热力学本构方程，其中包括应力-应变-温度关系模型和材料参数演化关系模型。首先，基于现有实验数据及研究工作，假设SMP工作过程中应变的贡献由弹性应变、粘性应变、热应变三部分组成，并且假定SMP为各向同性材料的基础上，借鉴粘弹性对应原理以及现有的一维形式的材料本构关系模型，推导了三维状态下以分段形式表示的SMPs应力-应变-温度关系表达式；其次，给出了材料参数方程中关键参数的拟合方法。(2)基于建立的三维SMP本构方程，发展了一种适用于三维复杂应力状态下的SMP构件形状记忆效应数值分析方法。首先，基于建立的分段形式三维SMP热力学本构方程编写为可供ABAQUS求解器调用的用户材料子程序（UMAT）；其次，通过单轴拉伸以及悬臂梁的弯曲模型验证了推导出得三维SMP本构模型的有效性；最后，在此基础上对较为复杂压痕试验模型进行了一系列数值试验，并对影响SMP形状记忆过程的因素进行了讨论。(3) SMP铰链结构形状记忆性质分析。首先，研究了影响SMP铰链变形的结构参数，主要研究了结构长度、结构角、弧长对变形过程的影响，对各个参数影响到的因素进行了讨论；其次，分析了反向与正向加载工况下的热力学循环过程即形状记忆过程，同时给出了铰链加载变形、降温固形、低温卸载、升温恢复过程中的变形形态。(4)给出了一种SMP内固定装置及其延伸结构即SMP主动拆卸装置。首先，借鉴SMP空心卡扣结构设计实例，给出了一种SMP内固定装置，并通过将该装置的设计模型与装配模型互换，进一步给出了其延伸结构SMP主动拆卸装置；其次，通过数值方法，分析了两种装置的整个工作过程即热力学循环过程中的整个形状记忆过程，为设计中需要注意的问题及后续的改进提供参考。