在对提高板料冲压成形数值模拟准确性的研究中，材料本构模型研究一直比较活跃。近年来由于绿色减排的环保需求，双相钢因其轻量高强度等优良性能而受到广泛关注，但是同时其回弹预测难度增大，需要合理的材料模型描述其在加工过程中的材料性能演化。对于材料塑性变形这种不可逆过程，能量原理已被认为是建立其演化方程的理论基础。但由于传统理论主要关注形式上的完备性，缺乏对材料行为建模关键概念的考量，因此对实际建立材料模型的帮助有限。而随着材料模型愈加复杂，若没有能量原理的帮助，无论是改进已有模型还是提出新的模型，都将十分困难。　　本文主要目的是补充修正关于金属弹塑性变形过程的能量极值原理，为其常见硬化行为建立统一的模型框架。这不仅将众多基于特定情况而独立产生的硬化模型进行统一，促进对其之间关系的理解，还可为建立新的模型提供必要帮助，尤其有助于建立描述高强度双相钢循环加载性能的硬化模型。在国家自然科学基金(51075269)的支持下，完成了如下研究内容。　　通过关于非线性运动硬化模型能量极值原理研究的回顾以及对硬化过程中机械耗散表达的分析，提出了修正机械耗散极值原理，完成了对考虑非线性运动与各向同性硬化的弹塑性本构方程的建立。进而从能量角度出发，对应变型内变量的分解、屈服函数凸性以及未基于能量原理的关联流动理论的缺陷进行了讨论，并证明了修正机械耗散极值原理在考虑内变量分量叠加以及静水压力相关屈服情况下的有效性。　　通过从能量角度对硬化过程的分析，指明了新引入的硬化乘子的含义，并建立控制函数这一描述材料硬化行为的重要概念。以此为基础，将众多独立产生的硬化模型，统一到了同一框架内，揭示了其内在联系。借助控制函数，分析了非线性运动硬化模型中两种基础结构之间的理论与行为差异，并对经典塑性理论进行了有益的补充。通过控制函数的类比，建立了NSK Swift非饱和运动硬化模型。另外，借助所建立的硬化框架，指出了在运动硬化模型中引入非饱和特征的三种方式，可以单屈服面单背应力实现对永久软化现象的描述，并从能量角度为该现象提供了解释。　　回顾在硬化模型中引入塑性变形累积效果的不同方式，并对其各自特点进行了分析。借助所建立的硬化框架，从理论角度指出受到广泛关注的Yoshida-Uemori模型的本质以及需要注意的局限。给出了在运动硬化模型中引入塑性变形累积效果的两种方式，并以因素相加方式对NSK Swift模型进行修正，使其可以进一步描述循环加载中的硬化迟滞现象。　　基于提出的硬化框架，给出率形式弹塑性本构方程全隐式积分方案的实现流程以及适用于平面应力壳单元的映射转换方法。同时对多种扩展情况的处理方式进行了分析。对模型材料参数确定方式的讨论表明，基于控制函数的参数转换，体现出了合理选择控制函数反应材料性能演化的优势。使用该方法获得材料参数的NSK Swift模型，对拉压加载时具有非饱和及永久软化现象的高强度双相钢DP600，表现出良好的描述特性。　　通过对不同应变范围多次循环加载下的本构响应比较，表明NSK Swift模型能够合理反映高强度双相钢DP600与DP780在循环加载下的性能变化。由于此时控制函数可以正确地反映材料性能，NSK Swift模型可以仅采用单向拉伸实验数据用于参数确定。在使用非均匀拉深筋的U型冲压件回弹预测(DP780)，以及Numisheet2005 Benchmark2车底横梁成形回弹与厚度预测(DP600，DP965)中，NSK Swift模型对双相钢采用单向拉伸数据确定参数并提供了良好的预测结果，表现出对其硬化良好的描述性能。NSK Swift模型的性能特征以及参数确定方式，使其在双相钢板料的成形分析方面具有良好应用前景。