科学技术迅猛发展,板料的成形工艺越发复杂,加载状态不再单一化,这对精确预测板料的塑性变形行为提出了更高的要求。屈服准则和强化模型是研究板料塑性成形问题的理论基础,倍受学者们的关注。目前,便于实际工程应用的屈服准则和强化模型因自身函数形式的局限性、或因忽略了某些实际因素,对于板料成形过程中塑性变形行为的描述精度不高。因此,研究复杂加载状态下板料的屈服强化行为,建立能够精确表征板料塑性变形行为的力学模型,并嵌入到有限元软件实现对板料塑性成形问题的精确解析具有重要理论意义和工程实用价值。本文通过理论研究、试验验证以及有限元分析相结合的方法,针对成形过程中板料的塑性变形行为建立了方便实际工程应用的屈服准则和强化模型。基于随动强化的思想对实际工程中应用广泛的Hill’48屈服准则进行分片处理,即通过修正函数建立新形式屈服准则。基于严格的数学推导,给出新形式屈服准则的参数求解方法、外凸性证明以及分片屈服函数整体光滑连续性的证明。较原始Hill’48屈服准则而言,新形式屈服准则弥补了原始屈服准则参数求解过程中顾此失彼的缺陷,解决了原始屈服准则应用过程中出现“反常”现象的问题。基于静水应力不改变材料塑性变形的基本假设,对能够精确预测平面应力状态下板料各向异性力学行为的Yld2000-2d屈服准则进行改进,将其推广到三维应力空间,记为“Yld2000-3d”屈服准则。基于回映算法编写UMAT子程序将“Yld2000-3d”屈服准则嵌入到ABAQUS有限元软件。以57540铝合金板为例,采用二维应力壳单元与三维应力实体单元分别基于Yld2000-2d屈服准则和“Yld2000-3d”屈服准则进行三点弯曲试验模拟,并与试验结果进行对比。结果表明,与Yld2000-2d平面应力屈服准则相比,改进的“Yld2000-3d”三维应力屈服准则能更精确的预测板料的三点弯曲回弹。充分考虑广义包辛格效应的多维性,提出了一种开放性、精度高、方便工程应用的描述板料后继屈服行为的新方法。该方法可根据实际工程需要选择适用的屈服准则,通过建立材料在变形过程中某一方向力学性能对其他方向力学性能的影响规律来动态求解不同应变状态下屈服准则的参数,进而获得材料的后继屈服轨迹。结合“Yld2000-3d”屈服准则,以5754-M铝合金为例,对提出的新方法的精度进行验证。结果表明,提出的新方法能够精确的预测板料的后继屈服轨迹。