许多智能复合材料例如生物组织和聚合物胶体,都表现出多场耦合行为。目前化学-力学耦合理论属于一个比较新的领域,还不成熟。本文主要研究力学-化学耦合行为,并在ABAQUS软件上进行了数值模拟计算,主要包括:1研究质量扩散原理,计算结果表明浓度梯度、应力场、温度场均能产生物质的质量扩散。2研究离子聚合物胶体在电场作用下膨胀与收缩行为。将质量扩散理论推广到电场作用下的离子扩散,构建了离子聚合物胶体的电化学-力学耦合模型。计算结果表明,电场作用能产生离子重分布,而离子重分布又会使胶体产生膨胀与收缩。3研究力学-化学完全耦合行为。应用力学平衡方程、离子扩散方程和包含力学-化学耦合因素的本构关系推导出了力学-化学耦合的等效积分形式,建立力学-化学耦合的有限元方程。在ABAQUS软件中开发用户单元子程序,进行数值模拟。计算结果表明:力学与化学存在着相互耦合作用,浓度变化能引起固体的变形,同样力学作用也能引起浓度重分布;由于耦合作用,固体的有效性能与扩散性质都发生了改变;力学-化学耦合作用过程实际上是机械能与化学能之间能量转换过程;最终,研究体中机械能与化学能达到相互平衡状态,且质量守恒。本文的理论和方法可应用于模拟生物组织、粘土等材料的力学-化学耦合行为。