汽车轻量化是目前汽车行业及相关原材料行业的研发热点,汽车减重能有效降低油耗,减轻尾气排放污染。针对重要的汽车轻量化金属铝合金板材建立准确的材料本构模型及断裂失效准则,有助于结合数值模拟技术描述铝合金的力学行为,预测其成形极限,进而优化工艺参数,提高成形质量。通过研究脉冲电流对铝合金力学行为的影响,有助于推广铝合金成形新工艺,改善铝合金加工性能。本文以Al6016-T4铝合金板材为研究对象,分析了各向异性及应力状态对其力学行为的影响;首先设计了六种不同形状尺寸的试样进行单向拉伸实验,运用DIC法获取材料力学性能参数。通过比较各取向狗骨试样的基本力学性能参数,研究了Al6016-T4铝合金板材的各向异性;深入分析了不同应力状态试样在其断裂前的真实应变分布及其截面各点在整个拉伸过程中的真实应变演化。通过对三种不同缺口试样的载荷位移曲线及断裂点应变演化进行对比,分析探究了缺口半径对材料断裂行为的影响。利用实验数据实现了对Hill48、Drucker与Yld91屈服准则及Swift、Voce与SwiftVoce三种硬化模型的参数标定,不同屈服准则及硬化模型通过材料子程序VUMAT植入有限元软件ABAQUS/Explicit。通过应变演化的对比,研究了不同硬化模型对材料力学行为的预测精度。然后从r值与屈服应力预测值及屈服面三方面的对比,初步分析了不同屈服准则的准确性,随后通过对比不同取向下各试样实验与模拟得到的载荷位移曲线,进一步分析了不同屈服准则对描述Al6016-T4板材力学行为的影响。通过对比不同试样在实验及有限元模拟中的应变分布与应变演化,从应变角度再次确认了有限元模型的精度,随后利用实验-模拟混合法,标定了Oh、Rice-Tracey及DF2012三种韧性断裂准则,并成功建立了Al6016-T4板材的空间断裂轨迹与平面断裂轨迹;通过VUMAT将韧性断裂准则与ABAQUS主程序结合,针对不同应力状态试样的断裂行为进行预测,并从断裂应变与断裂位移两方面,比较三种韧性断裂准则对Al6016-T4断裂行为预测精度的影响。为了研究脉冲电流对Al6016-T4板材力学行为的影响,本文从电流密度、脉冲频率及占空比三方面进行分析。设计了电流辅助单向拉伸试样,利用正交试验法进行了25组三因素五水平的正交试验,并以常规拉伸试验结果为比照。通过分析正交试验结果,研究了占空比与电流密度、电流密度与脉冲频率、脉冲频率与占空比三组双因素的联合影响,确定了脉冲电流可降低Al6016-T4的抗拉强度与延伸率,二者随电流密度、占空比的升高而呈现下降趋势;脉冲电流三因素对材料力学行为的影响程度为电流密度>占空比>脉冲频率。为进一步探究脉冲电流对Al6016-T4板材力学行为的影响,用控制变量法进行实验,并应用红外线成像仪进行温度监控。首先进行了以脉冲频率为单一变量的四组实验,结果表明,四组实验温升很小,脉冲频率对材料力学行为的影响规律不甚明显;随后进行了以电流密度为单一变量的四组实验,分别对比了四组实验的温升、载荷位移曲线、延伸率、抗拉强度、硬化曲线及应变演化,结果表明温升对Al6016-T4产生了软化作用,减轻了材料的应变硬化现象,降低了材料的流动应力、抗拉强度与延伸率,且电流密度越大,温升越明显,其软化作用越显著。电流密度的增大加剧了试样的主应变演化,进而促进了试样的断裂。