作为智能材料(Smart Materials)领域代表之一的形状记忆聚合物(Shape Memory Polymers,SMPs),不仅驱动方式多样,而且因其具有非常强的变形能力、低密度、高回复以及易于加工成型等优点,近年来成为研究人员研究的热点之一。同时,形状记忆聚合物因具有不同于其他聚合物材料的独特形状记忆特性,在航空航天医药电子等领域有非常广泛的应用前景。因此,对形状记忆聚合物材料的研究将有希望极大推动智能结构在各个领域的发展。于该类材料的应用前景与经济效益,本文主要针对以环氧(Epoxy)为代表的形状记忆聚合物的力学行为进行了比较系统的试验研究工作,同时对该类材料的本构模型进行了分析与研究。具体内容如下:首先,本文针对环氧形状记忆聚合物开展了较为系统的形状记忆性能试验。(1)对SMP进行了拉伸、弯曲、扭转三种变形条件下的形状记忆回复试验,测定了不同变形条件下表征材料记忆性能的形状记忆固定率和回复率;(2)进行了拉伸变形条件下不同预应变的自由回复、约束回复试验,得到了材料在自由回复过程的应变随温度的变化规律,约束回复过程回应力随温度的变化规律;(3)通过恒定荷载的升温加载试验,研究了载荷对形状记忆聚合物相变温度的影响,为该类材料本构模型的建立提供了试验础。其次,针对环氧形状记忆聚合物的热力学性能的研究试验包括。(1)通过动态热机械分析试验,得到了环氧形状记忆聚合物的相变温度,以及该材料储能模量、损耗模量以及损耗模量正切值随温度的变化规律;(2)用电子万能试验机,进行了环氧形状记忆聚合物的不同温度下的应变率试验、蠕变试验以及松弛试验,研究了不同温度下环氧形状记忆聚合物的热力学特性。接着,本文于相变理论解释了形状记忆聚合物在热力学循环过程中的形状记忆性能;同时,揭示了材料内部玻璃相与橡胶相的体积分数随温度变化的规律。在所建立的相变模型础上,本文提出了以经典粘弹性理论为础的本构模型:该模型既可以描述相变过程中玻璃相与橡胶相体积分数变化,也能表征形状记忆聚合物粘弹性、形状记忆特性。在相变模型中,形状记忆聚合物材料整体应变被分为:玻璃相机械应变,橡胶相机械应变,储存应变及热膨胀应变。其中,储存应变在形状固定及升温回复阶段随温度的变化规律是本文重点讨论的部分。于此,本文分别给出了典型热力学循环过程中各阶段材料的应力-应变关系。通过粘弹性理论和橡胶自由能理论分别给出了玻璃相和橡胶相的应力应变关系式。最后,于上述形状记忆聚合物的相变本构理论,本文验证分析了形状记忆聚合物在热循环形状记忆过程以及恒定荷载作用下的应变响应。通过与试验结果的对比,验证了相变模型的准确性,同时分析了因未考虑温度变化速率带来的局限性。