具有负泊松比特性的结构材料是近几年来的热门研究课题。负泊松比材料为材料学、建筑学、土木工程学和航空航天等方面拓展出了新的领域。其中镍钛形状记忆合金作为材料的负泊松比结构的独特优良性能在高新技术领域尤其是仿生学方面有广阔的前景。本文研究基于负泊松比支架结构,实现柔性管道内衬可往复收缩与舒张,同时具有前后蠕动的括约功能。为此,设计了手性胞元结构并将其组合成三维结构支架,使其整体结构具有负泊松比;仿生人体肠道内部褶皱,设计了具有横纹内衬、螺旋状内衬、波纹管状内衬和交错内衬及其衍生内衬的柔性管道,与负泊松比结构支架组合构成具有括约功能的柔性管道。研究表明,结构支架轴向压缩时向内挤压管道内衬,轴向拉伸时相反,由此交替变形实现括约功能。通过建立管道支架和柔性管道有限元模型,对其进行数值仿真研究。首先,考察管道支架在拉压位移载荷作用下的变形和应力分布;其次,分析管道内部体积的压缩率以及管道内径的收缩率,对比不同柔性管道内衬设计的合理性。结果显示,反四手性胞元结构支架管径变化率、负泊松比效应和柔韧性均高于反三手性,同时,除个别内衬外,反四手性四胞元结构支架管道内衬体积变化率均高于反三手性。为了考察柔性管道内部流体流动状态,验证管道内衬模型的可行性,对柔性管道内部流体和单段柔性管道内衬进行流固耦合分析;对单段柔性管道以“伸长-原长-压缩”的变形模式,分析单段柔性管道在动态过程的不同阶段内部流体的运动状态;计算柔性管道内部的流体域和管道内衬的固体域分析柔性管道内部流体对单段柔性管道应力-应变的影响。研究表明,交错内衬和螺旋状内衬柔性管道无法成为具有括约功能的柔性管道,而波纹管状内衬柔性管道则比较适合。将相同内衬的柔性管道拼接成长管道进行流固耦合分析,考察长管道在仿生人体肠道括约功能下内部流体的流动状态及其对管道内衬的影响。结果表明,反三手性四胞元结构支架波纹管状内衬长管道更适合作为具有括约功能的柔性管道。