负泊松比结构是一种反常的力学结构,该类结构不仅具有反常的负泊松比性质,在受到外界纵向拉伸(压缩)时会产生横向的膨胀(收缩),还在能量吸收、压痕阻力、弹性模量和切变模量方面具有优异的力学性质。形状记忆聚合物是一种能够根据外界的刺激做出相应响应的智能复合材料,该材料不仅具有可变形的性质还具有良好的生物相容性,在生物医疗、柔性电子电子元件、航空航天、光学元件等领域有广泛的应用前景。本文对负泊松比结构的研究立足于现存的负泊松比手性结构,通过改变手形负泊松比网格结构中梁的几何结构,在结构的设计中引入分形几何原理设计了具有多级结构的手性负泊松比结构,并采用形状记忆聚合物制作具有可变形能力的结构模型,以期改善负泊松比结构的拉胀性能和大变形的能力。首先通过实验手段获得所用材料的相关参数,再利用有限元分析手段,利用粘弹性模型模拟了材料的形状记忆过程。并推导了负泊松比结构等效模量的理论计算模型,最后通过实验和有限元手段验证结构的负泊松比性质。本文的研究内容如下:(1)首先是对形状记忆聚合物SMP玻璃转化温度的测试,该测试利用动态机械分析(DMA)实验进行,所得结果表明实验采用的材料的玻璃转化温度为70℃。此外,还对材料进行了不同温度下的单轴拉伸实验、应力松弛实验表征了形状记忆聚合物的热力学性质。对实验材料进行了循环加载-卸载实验,通过该实验检测了该材料在经历循环机械载荷后的稳定性。最后还对形状记忆聚合物进行了形状记忆循环实验,该实验的主要目的是表征材料的形状记忆循环过程。实验证实材料在经历40次循环后应力基本稳定。(2)对本文涉及的含有分形结构的负泊松比结构整体的等效柔度矩阵和泊松比计算公式进行推导,首先利用Castigliano定理推导了不含分形几何结构的一级结构微丝模型的柔度矩阵公式,并通过结构的几何关系归纳出递推矩阵,进而推导出含有n级分形结构微丝的柔度矩阵,最终通过静力平衡分析的方法得出了结构整体泊松比的计算公式,由于正方形网状结构具有各向异性,一次选取了两个典型方向,即0°方向和45°方向受轴向拉力时的情况为对象进行推导,得出该两个方向上结构的等效泊松比计算公式。(3)描述了形状记忆聚合物的粘弹性行为,并利用ABAQUS软件模拟了形状记忆及聚合物的形状记忆过程,该有限元仿真结果和实验结果能很好地吻合。此外还利用ABAQUS软件对软质网状负泊松比结构进行了拉伸模拟,将结果与拉伸实验结果参照,对结果进行对比结果表明与不含二级结构的负泊松比结构相比,负泊松比结构的二级结构增强了结构整体的负泊松比效应,其中以m=8时结构的负泊松比绝对值的最大值最大,说明该二维结构数目对结构负泊松比效应的增强作用最强。此外,随着结构二维结构数目的增加,结构整体的极限形变逐渐增大,意味着二维结构数目的增加增强了负泊松比结构大变形的能力。