形状记忆聚合物(Shape Memory Polymers)是一种新型的智能材料。这种材料在受外力作用发生形状改变后,能在外界刺激的作用下(如光、热、电、磁等),通过一系列的内部变化最终恢复到初始的形状。由于其具有密度小、成本低、生物相容性好等优点,SMP被广泛应用于生物医疗、服装制造、电子仪器和航空航天等领域。但SMP固有的材料缺陷也限制了其在其它领域的发展和应用。为了改善SMP材料的力学性能,近年来国内外研究人员更多地关注对形状记忆聚合物复合材料及复合结构的研究。硬膜-软基系统是一类应用广泛的软材料复合结构,其失稳的物理机理和几何形貌呈现多方面的复杂特征,如三维的表面形貌、大变形、几何与材料非线性等。但一般的软材料硬膜-软基系统的失稳屈曲过程皆为单向的,即结构在受外界荷载作用发生失稳屈曲后,很难恢复至失稳屈曲前的稳定状态。为精确控制硬膜-软基系统的屈曲行为并实现其双向变形的功能,本文在结合SMP的记忆性能和硬膜-软基系统的失稳屈曲特性的基础上,设计了 SMP膜/基复合结构三明治板。该结构由三种不同玻璃化转变温度的环氧树脂基形状记忆聚合物材料原位复合而成。本文通过热力学实验和数值模拟的方法,研究了SMP膜/基复合结构三明治板在四点弯曲荷载下的屈曲形貌,主要研究内容如下:(1)实验室以环氧树脂和固化剂为原料制成了几种不同材料参数的SMP样品,并利用这些样品通过原位复合的工艺制成了 SMP硬膜/软基复合结构三明治板状试件;(2)通过前期文献阅读发现,影响SMP膜/基结构表面屈曲形貌的因素主要为薄膜和基体厚度、温度和预加荷载大小等,本文以这些结论为基础展开热力学实验;(3)对上述试件在高温下进行四点弯曲加载和恢复实验,成功实现了试件从压弯屈曲到形状恢复的完整形状记忆过程,从而实现了硬膜-软基系统从失稳到恢复的双向转变过程;(4)介绍了 SMP热力学本构模型和粘弹性理论,在此基础上通过ABAQUS建立有限元模型,对整个四点弯曲加载屈曲变形过程和屈曲恢复过程进行数值模拟;(5)将模拟结果与实验结果对比分析,获得了温度、荷载大小、薄膜和基体厚度等对屈曲形貌和基体弯曲曲率的影响关系,为进一步研究定量化控制复合基体的膜/基结构屈曲形貌提供了依据。本文的研究结果表明,通过合理地调节温度、荷载、薄膜和基体厚度能够达到精确调控硬膜/软基结构屈曲形貌的目的。