人类文明的进步与材料的发展速度息息相关,而作为第三种方法的分子模拟相比较于实验和理论研究,大大的缩短了材料的开发时间,减少资源消耗,并为材料的开发和设计提供帮助,推动了社会文明的进步。聚酰亚胺材料由于众多优异的性能而被应用于国防、军工、微电子等领域。因主链上存在大量的芳杂环,整体为刚性链;又因其结构可设计性强,故分子链结构与性能的可调控性大,模量与分子链结构密切相关。为了建立一种无需大量实验就能比较不同体系聚酰亚胺模量的方法,并考察分子链在发生拉伸行为时的伸展和取向行为。本文基于两对异构单体3,4’-ODA和4,4’-ODA、m-PDA和p-PDA,制备出一系列构象异构化的聚酰亚胺,并结合分子动力学模拟探究多级构象的变化对聚酰亚胺多级结构与性能的影响。基于两种二酐BPDA和PMDA,通过改变两种二胺3,4’-ODA和4,4’-ODA的比例,制备系列聚酰亚胺薄膜,研究两种二胺对薄膜模量、热稳定性、玻璃化转变温度影响。结果表明,随3,4’-ODA单体含量增加,聚酰亚胺薄膜的热稳定性和玻璃化转变温度变化较小,但薄膜的模量逐渐增强,从而制备出具有高模量、高热稳定性、高玻璃化转变温度的聚酰亚胺薄膜。通过分子动力学模拟建立了 4种聚酰亚胺（PMDA/4,4’-ODA,PMDA/3,4’-ODA,BPDA/4,4’-ODA,BPDA/3,4’-ODA）的无定型模型与拉伸模型,从重复单元尺度到分子链线团尺度上分析了各体系的抗形变能力。从微观层次上分析了键长、键角、内旋转变化对模量的影响,结果表明,分子链内旋转是影响聚酰亚胺模量大小的关键因素。以BPDA为二酐,与p-PDA和m-PDA两种二胺进行缩合聚合,制备了含不同比例二胺的系列聚酰亚胺薄膜,通过对模量、热稳定性、玻璃化转变温度进行表征,表明随m-PDA单体含量的增加,聚酰亚胺力学性能有所下降。通过分子动力学模拟建立了 2种无定型模型与拉伸模型（BPDA/p-PDA,BPDA/m-PDA）,从重复单元尺度到分子链线团尺度上分析了各体系的抗形变能力,同样得到了不同尺度下抗形变能力与模量的规律,再次验证了分子链内旋转对薄膜模量影响的重要性。本文建立并验证了 一种直观的看到在弹性形变范围内分子链以及重复单元构象在应变下的变化并定性的分析聚酰亚胺模量的方法,从机理上分析了高力学性能的原因并使用分子动力学模拟从微观层面分析影响聚酰亚胺模量的因素,为未来开发高模高强聚酰亚胺产品提供了理论支撑与基础。