形状记忆聚合物及其复合材料作为一种新型的智能高分子材料,能够感受外界的刺激,并在相应的刺激下做出反应。与普通材料相比,形状记忆聚合物集合了传感器、控制器、驱动器的功能,能够主动变形,在航空航天、医疗应用方面具有很大的前景。本文形状记忆聚合物骨折固定装置的研究立足于形状记忆聚合物的主动变形功能,从实验方面与理论方面对该装置的应用进行了验证。首先通过力学实验研究其力学性能,得到材料参数;其次建立热粘弹性本构方程,模拟形状记忆聚合物的形状记忆行为。通过二者的对比,验证理论模型的有效性,并解释其变形机理,为形状记忆聚合物在骨折固定方面的应用提供了理论支撑和实验支撑。本文研究内容如下:(1)通过热机械分析表征形状记忆聚合物的动态力学性能,通过拉伸实验,松弛实验,蠕变实验表征形状记忆聚合物的静态力学性能,利用时温等效方程处理实验数据,得到形状记忆聚合物的材料参数。通过形状记忆聚合物的循环加载、卸载实验,研究形状记忆聚合物的循环载荷作用下的力学性能变化;通过形状记忆聚合物的形状记忆循环实验,研究形状记忆聚合物骨折固定装置的形状记忆行为;(2)修正形状记忆聚合物的粘弹性本构方程,本文利用Prony级数形式的本构方程,采用递归算法将其编译到UMAT子程序中,并导入到ABAQUS软件中研究形状记忆聚合物的形状记忆行为,通过仿真结果与实验结果的对比,验证数值模拟结果的有效性;(3)设计基于形状记忆聚合物的自适应骨折固定装置结构,通过该结构的缩比模型的单轴拉伸实验,三点弯实验,分析该结构拉伸模量,抗弯模量,并测量该结构的拉伸回复力、弯曲回复力,为骨折固定装置提供数据支撑。通过体外功能实验,研究其固定效果,及其拆卸再固定,自适应特征,验证基于形状记忆聚合物骨折固定装置的可行性。