由于大尺寸管道运输多采用焊接以及法兰连接等方式,在长期的使用过程当中会出现焊缝尺寸不符合要求、咬边、表面气孔、表面裂纹、烧穿、焊瘤及弧坑等问题。另外连接部位的腐蚀问题也使得运输管道存在着严重质量及安全隐患。如何改进运输管道的连接件结构,改善连接部位的力学特性,抗高腐蚀性等,都成为了工程领域急需解决的问题。由于Fe-Mn-Si基形状记忆合金材料具有形状记忆效应、超弹性、抗腐蚀性、高阻尼、电阻性等特点,并且其造价低廉,因此可以将Fe-Mn-Si基形状记忆合金应用于运输管道管道连接件当中。然而如何设计和改进现有的Fe-Mn-Si基形状记忆合金管道连接件,使其各项性能达到最优值;如何改善加热回复过程中的操作事项都成为了本文的关注点。本文针对以上内容进行了如下研究:(1)研究了形状记忆合金的多维本构关系,并在前人研究的基础上推导得出更加简化的新型形状记忆合金多维本构关系模型;(2)重新设计了新型Fe-Mn-Si基形状记忆合金管道连接件,加入了橡胶垫层,增加了温度场适应性以及力学性能;(3)基于大型有限元分析软件Abaqus,对Fe-Mn-Si基形状记忆合金管道连接件的加热回复过程的温度场进行分析,提出加热回复过程中的操作注意事项;(4)基于数值模拟软件MATLAB以及大型有限元分析软件Abaqus,对Fe-Mn-Si基形状记忆合金管道连接件的力学性能进行研究。分别分析了管接头扩径率,管接头壁厚,以及被连接管尺寸对管道连接件紧固力大小的影响。给予实际设计施工过程以数据支持。