现有的塑性理论在描述塑性阶段应力应变关系及疲劳寿命方面存在缺陷,而屈服面能够清楚的描述屈服阶段的应力应变响应。目前通常采用宏观试验的方法对屈服面进行研究,因此,为了进一步完善塑性本构理论,了解材料后继屈服演化及疲劳寿命规律,本文采取A3钢为研究对象分别进行了低周循环疲劳、初始屈服面及后继屈服面的试验研究。低周循环疲劳试验在不同应变幅值下分别采用拉压循环和扭转循环两种方式进行。在循环载荷作用下A3钢表现出明显的包辛格效应及循环硬化等独特的力学性质。塑性应变对疲劳寿命的影响至关重要,本文从试验结果中得到了不同幅值作用下塑性应变与疲劳寿命的关系,并验证了现有的单轴疲劳寿命规律的适用性,结果证明拉压循环和扭转循环的试验结果符合Manson-Coffin疲劳寿命规律,为多轴疲劳寿命研究打下基础。循环过程中产生的塑性功及累计塑性应变与疲劳寿命的关系得到了初步的研究。为了掌握金属材料的各向初始力学性能本文进行了初始屈服面的试验,屈服定义方法采用平移应变法,试验结果表明在较大平移塑性应变屈服定义下的初始屈服面的形态近似于圆形,符合Mises屈服准则的描述,由初始屈服面的形态可以判断材料是近似初始各向同性的。本文采取多试样方法,在不同比例预加载路径下对后继屈服面进行测定,运用平移应变法定义屈服。试验结果表明后继屈服面的演化规律与屈服定义、预加载路径等因素有关。A3钢在后继屈服过程中产生明显的方向性硬化及包辛格效应,并且后继屈服面出现了明显的内凹及十字交叉现象,这些现象与经典塑性理论的描述不符,证明现有的塑性理论在描述后继屈服中的力学响应方面仍然需要进一步完善。