铝合金作为一种轻量化材料,具有比强度高、耐冲击和可回收等优点,被广泛地应用于汽车制造等领域。但是,铝合金在室温下塑性差,成形性能低,在发生韧性断裂时不会有明显的分散性失稳或集中性失稳,这使得基于拉伸失稳理论建立的传统成形极限图（FLC）无法准确地预测铝合金的断裂应变,而且FLC也无法预测材料在剪切应变路径下的韧性断裂行为。因此,亟需建立能够准确预测铝合金板材在较宽应变路径下成形失效的韧性断裂模型。此外,高速率成形技术可以提升铝合金在室温下的成形能力,这会引起材料在不同应变速率下的成形极限有所差异,进而产生不同于准静态加载下的断裂行为。因此,还需在韧性断裂模型中考虑应变速率的影响。针对以上问题,论文深入研究铝合金的韧性断裂模型,为准确预测材料在准静态和动态加载下的断裂失效行为提供理论指导。论文主要研究内容和结论如下:针对铝合金6016-T6设计了从压剪到双向等轴拉伸下六种不同应力状态的试件,然后采用韧性断裂试验和有限元仿真相结合的方法确定了每一个试件的断裂时刻、断裂位置以及断面应力状态分布。结合试件微观断口形貌和断面上不同路径下的应力状态变化情况,对不同应力状态下的孔洞长大行为进行了定性和定量分析,结果表明静水应力主要影响孔洞长大中的体积变化,最大剪应力主要影响孔洞长大中的形状变化。定性地分析了不同应力状态下的孔洞聚合行为,研究发现孔洞有沿着最大剪应力方向发生聚合的趋势。基于孔洞的形核、长大和聚合行为提出了一个考虑静水应力和最大剪应力的非耦合型韧性断裂预测模型,然后研究了模型参数对材料三维韧性断裂曲面和成形极限曲线的影响规律。为了说明模型的适用性,将所提模型与其他三种典型的非耦合型模型对不同材料的预测性能进行了对比分析。通过Nakajima试验和韧性断裂模型获取了铝合金6016-T6的试验成形极限曲线和理论预测曲线,并利用韧性断裂模型的VUMAT子程序比较准确地预测了材料在冲压成形中的断裂起始位置和断裂形式,其预测误差为4.67%。同时基于所提模型的成形极限损伤准则预测了材料的剪切型韧性断裂行为。针对铝合金6016-T6进行了不同应变速率下（0.1—100/s）的单向高速拉伸试验,分析了应变速率对材料力学性能的影响,研究发现铝合金6016-T6的断裂应变对应变速率较为敏感。然后将应变速率敏感性系数与应变速率相互耦合,建立了修正的Johnson-Cook塑性本构模型,开发了该模型的VUMAT子程序,通过高速拉伸试验和有限元仿真验证了该模型的预测性能,为应变速率相关的仿真研究工作奠定了基础。针对5种不同应力状态的铝合金6016-T6试件分别进行应变速率0.1、1、10和100/s下的高速拉伸试验和有限元仿真,确定了每一个试件在不同应变速率下的韧性断裂数据,分析了应变速率对试件宏、微观断口形貌的影响,研究发现不同应力状态试件的断裂应变与应变速率正相关,应变速率的增大有利于提升材料塑性。然后研究了所提韧性断裂模型参数与应变速率之间的关系,将模型参数从常数转换为与应变速率相关的函数,进而把准静态下的韧性断裂模型扩展至应变速率场,使其综合反映了孔洞演化、应力状态、应变速率和材料断裂应变之间的关系。最后,利用考虑了应变速率的韧性断裂模型对铝合金板材在冲击胀形中的断裂行为进行了研究。