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NiTi形状记忆合金是智能材料中最先应用的一种驱动元件。因为具有良好的超弹性和形状记忆效应，从而得到广泛的应用。迄今为止，对NiTi合金的研究主要集中在一维状态。实际上，由于几何形状的复杂性以及载荷的复合作用，大多数零构件是处于复杂应力状态下工作的，因此很有必要从试验以及理论方面，对NiTi合金在复合加载下的力学性能进行研究。本论文采用理论分析、计算模型、实验考核与验证相结合的方法，研究了NiTi合金的超弹性性能。主要的工作总结如下：1．通过试验，研究了温度、循环加载—卸载、加载速率以及应力幅值对近等原子比NiTi合金丝材的超弹性性能以及疲劳寿命的影响。2．通过试验，研究了NiTi合金薄壁圆筒在单轴拉伸、纯扭转、双轴比例以及非比例加载下的疲劳行为，分析了相同应变幅值下，不同加载方式以及非比例相位差对NiTi合金双轴疲劳寿命的影响。3．在原有Gall等人提出的模型基础上，提出了一种新的改进的微观力学模型，并将这一模型移植到ABAQUS的用户子程序UMAT中。通过比较数值模拟结果与试验结果表明，模型基本可以描述NiTi合金的超弹性性能的主要特征。由于交互矩阵Hmm中的两个参数是从分析的角度估算来的，分析了Hmm的取值不同对多晶体应力-应变关系的影响，通过与试验结果相比较，确定了参数C和I。4．应用现有的本构模型，通过有限元模拟计算，研究材料织构对NiTi合金在拉伸和压缩载荷作用下力学响应不对称性的影响。同时，分析了四种不同温度下，多晶NiTi合金在双轴拉伸（压缩）加载下以及薄壁圆筒在拉伸（压缩）—扭转比例加载下的相变情况，以确定在应力平面上的马氏体相变初始曲线，同时也研究了材料织构对马氏体相变初始面的影响。5．应用已建立的本构模型，研究了四种不同表面粗糙度对NiTi合金超弹性性能的影响。为了比较，也对光滑模型以及单个缺口模型进行了模拟计算。6．通过试验，对形状记忆合金薄壁圆筒在拉伸—扭转双轴加载下的超弹性性能进行了研究，并与数值模拟计算结果进行了比较。结果表明，这一模型可以很好的模拟双轴加载下形状记忆合金的整个加载—卸载过程。并且从试验和数值模拟结果可以看出，不同的双轴加载路径下，材料的超弹性响应有很大的不同。