随着社会的发展和人们生活水平的提高,人们的审美观也在不断的提高,对正畸治疗的要求不仅仅停留在牙齿矫正之后的美观改善,同时也希望在正畸治疗过程中矫治器的佩戴效果也能够更加美观。金属弓丝具有良好的刚度、柔韧性、抗疲劳性与可操作性,但不可避免的影响患者正畸治疗过程中口腔的美观,并且目前广泛使用的镍钛合金弓丝的安全性存在一定的问题。为了改善正畸治疗过程中的美观与安全性,国外已经有学者提出用形状记忆聚合物(SMP)材料弓丝,其中形状记忆聚氨酯(Shape Memory Polyurethanes,SMPU)具有良好的生物相容性和回复性能,并且材料是透明的,是潜在的制作口腔正畸中弓丝的理想材料。本文对SMPU材料展开了研究,所做的工作主要包括以下方面:(1)假设形状记忆聚合物为各向同性材料,在Tobushi建立的SMP一维本构模型的基础上,应用固体力学和热粘弹性理论建立了热驱动形状记忆聚合物的三维力学本构模型。(2)基于ABAQUS的二次开发平台,编写了可供ABAQUS调用的UMAT子程序,并实现了其形状记忆效应的热力学过程,并且数值模拟结果与Tobushi等人的实验结果吻合的良好,表面建立的SMP三维本构模型能有效的描述SMP的热力学行为。(3)通过实验测试了SMPU在玻璃化转变温度附近(口腔温度附近)的拉伸与松弛性能,为评估分析SMPU弓丝的粘弹性能和回复性能打下基础,并为后续仿真提供必要的实验数据和材料参数。(4)在ABAQUS中建立与临床正畸几何相似性良好SMPU弓丝正畸矫治的有限元模型,以上颌侧切牙、尖牙为研究对象,将弓丝装配过程等效为托槽的移动过程,通过在托槽上施加位移,控制牙齿移动,模拟出正畸患者初诊时牙齿存在唇颊舌侧与根冠方向错位时,SMPU弓丝装配入托槽之后所产生的初始正畸力,可以预测在矫治过程中弓丝作用在托槽上的作用力,正畸有限元仿真结果表明SMPU弓丝能够提供适合牙齿移动的回复力,但正畸力数值偏小,需要进一步改进其力学性能。