NiTi形状记忆合金以其独特的超弹性、形状记忆性能及良好的生物相容性而备受关注,目前已广泛应用于生物医学、航空航天、微机电系统和摩擦学等领域。由于形状记忆合金在工程应用领域中的特殊性,其服役环境十分复杂。超弹性NiTi合金在高温和高应力下会发生奥氏体和马氏体的塑性变形,导致卸载后产生残余变形,使得超弹性部分丧失；同时,在循环加载和卸载过程中,由于重复发生应力诱发马氏体相变和逆相变,材料参数及相变行为将随着循环周次的增加而发生变化,从而引起超弹性的严重劣化。然而,已有研究大部分关注的是热力学载荷作用下的超弹性效应、形状记忆效应和应变控制下卸载残余变形的循环累积,很少涉及到超弹性NiTi合金的塑性屈服行为和应力控制下的循环变形行为。因此,很有必要开展超弹性NiTi合金的塑性行为研究和应力控制下的循环变形实验研究,建立考虑塑性和循环载荷效应的本构模型。这不仅丰富了材料本构关系的研究成果,同时在基于形状记忆合金的元器件的可靠性设计和寿命评估中也具有重要的应用价值。对超弹性NiTi合金的塑性行为和循环变形行为进行了系统的实验和理论研究,取得了以下成果：1.在室温下对超弹性NiTi合金在拉伸-卸载、拉伸-拉伸、对称拉压和非对称拉压4种不同加载波形下进行了应力控制下的循环变形实验。揭示了相变棘轮行为的几个主要特征：峰值应变和谷值应变随循环周次的增加而增加,相变应力和耗散能随循环周次的增加而减小且它们均在一定的循环周次后达到稳定：谷值应变比峰值应变增加的更为显著；相变棘轮行为及其演化与加载应力水平和加载波形密切相关。这将为建立描述相变棘轮行为的循环本构模型奠定了坚实的基础。2.在广义塑性框架下,结合已有的实验数据,提出了一个新的考虑奥氏体和马氏体塑性屈服的超弹性本构模型。进而对本构模型进行隐式应力积分,推导出关于相变和塑性屈服行为的一致性切线刚度矩阵,通过ABAQUS用户子程序UMAT对本构模型进行了有限元实现,并通过与本构模型预测结果的比较和结构算例验证了有限元实现的正确性与合理性。3.根据实验揭示的相变棘轮行为特性,建立了描述循环应力加载下相变棘轮行为的循环本构模型。模型中总非弹性应变遵循两种变形机制,即不完全的逆相变变形和奥氏体与马氏体界面间产生的塑性变形。通过与实验结果的比较可知,提出的模型对超弹性NiTi合金的相变棘轮行为能够给出较合理的预测结果。同时成功地对本构模型进行了有限元实现。4.利用考虑塑性屈服的超弹性本构模型,通过量纲分析和有限元计算,获取了压入硬度和临界载荷与材料参数之间不寻常的联系。