压水堆(PWR)一回路管道是核电站的重要屏障。一回路的大直径主管道主要负责制冷剂的循环流动。管线的设计温度为594K以上，设计压力17.1MPa。目前，第三代核电站AP1000主管道设计主要采用锻造奥氏体不锈钢316L以及316LN，由于受到电厂启停时的热瞬态、热分层、热冲击、湍流渗入和热循环的影响，管线复杂热载荷效应非常明显。基于此，对于材料在复杂载荷条件下的循环变形行为和本构模型描述的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。
　　本文对PWR一回路主管道材料316L和316LN奥氏体不锈钢在室温和高温下的单轴、多轴循环塑性行为进行了一系列试验研究，结果发现：(1)316L奥氏体不锈钢在室温应变循环加载条件下，呈现先循环硬化后循环软化的现象，同时在非比例路径加载条件下，呈现明显的非比例附加强化现象；(2)316L奥氏体不锈钢室温下的循环软化行为受加载历史影响呈现记忆非比例软化现象，当循环载荷从非比例路径切换至单轴路径时，材料立刻呈现循环软化行为，而非比例加载历史中非比例度越大，软化速率越快，软化程度越大。同时，当路径从单轴路径切换回非比例路径后，软化呈现部分恢复的现象即软化引起的应力水平降低的程度大于后续循环强化被削弱的程度；(3)316LN奥氏体不锈钢在室温下应力响应与应变加载速率呈现明显的正相关，而随着温度的提升应变率对应力响应的影响越来越不明显；(4)316LN奥氏体不锈钢在293-823K温度范围内单轴应变循环加载条件下，呈现明显的循环硬化行为，且随着温度的提高材料的循环硬化程度也越显著，而无论是文献还是试验数据都表明，高温条件下动态应变时效(DSA)会导致材料高温条件下更加显著的循环硬化行为。(5)316LN奥氏体不锈钢在293-823K温度范围内单轴非对称应力控制加载条件下，呈现出棘轮应变累积的现象，室温条件应变累积现象较为显著，而随着温度的提高棘轮行为呈现快速安定的特征，而这与材料高温动态应变时效作用密不可分；(6)316LN奥氏体不锈钢在293-823K温度范围内多轴非对称应力控制加载条件下，呈现出棘轮应变累积的现象，室温条件应变累积现象较为显著，而随着温度的提高棘轮行为呈现快速安定的特征，同时多轴路径下棘轮应变累积水平显著低于相同载荷水平单轴路径下棘轮应变累积水平；(7)316LN奥氏体不锈钢在623K温度下热老化500-30000小时之后，材料室温和高温力学性能下降明显，具体表现为屈服应力下降、抗拉强度下降，循环硬化水平降低。通过OM、SEM和EBSD分析表明，长时间热老化后材料晶粒尺寸增加，析出相增加，同时孪晶界减少。在这些因素的综合作用下材料力学性能呈现下降的特征。
　　本文基于以上试验结果，对316L以及316LN的循环塑性行为进行了宏观本构描述：(1)基于OhnoWang随动强化准则和Marquis各向同性强化准则，引入记忆非比例度和部分可恢复软化项用以修正原有的循环粘塑性本构模型，使得新模型能够准确地描述材料室温环境下单轴、多轴以及交变载荷路径下材料的循环行为；(2)基于Ohno-Wang随动强化准则，在动态恢复项中引入硬化指数修正项用以描述材料高温环境下DSA效应，更为准确地描述材料高温环境下棘轮行为；(3)通过CJK随动强化准则中的多轴参数，提出了可以描述不同温度下多轴棘轮行为的粘塑性循环本构模型，更为准确地描述材料多轴棘轮行为；(4)基于Ohno-Wang随动强化准则，在动态恢复项中引入老化修正项用以准确地描述材料热老化状态下材料的循环行为。