多晶金属材料具有不同晶粒的取向、形状和大小的特点,即使在同一载荷的作用下不同晶粒中各个滑移系的开动情况均不相同,因此在细观尺度上多晶金属的变形呈现不均匀状态。金属材料的变形不均匀性将导致材料某些区域容易应力集中,而疲劳裂纹萌生又与应力集中息息相关,因此细观变形的不均匀性对机械产品的制造工艺和疲劳性能有着重要影响。为了提高机械工程材料与产品的安全服役性能,揭示金属材料的细观应变不均匀性规律及对疲劳裂纹萌生过程的影响,对循环载荷作用下多晶金属材料的细观变形不均匀性进行研究就显得极为必要与迫切。本文采用晶体塑性力学理论与有限元模拟相结合的方法,以超细晶铜为例,建立代表性体积单元（RVE）模型并模拟在不同循环应变幅下的力学响应,提出一种细观应变不均匀性的描述方法。探讨材料局部应变不均匀性与疲劳裂纹萌生位置的关系,采用细观应变不均匀性参数对疲劳裂纹萌生位置进行预测,并与经典的累积塑性应变和累积耗散应变能的疲劳指示因子法进行对比。本文主要的创新研究工作为:1、根据超细晶铜的等轴晶粒形貌特点,采用对晶粒进行二次筛选的方法构建代表等轴晶粒的Voronoi图,赋予超细晶铜的取向数据,并基于晶体塑性本构理论模拟超细晶铜在循环过程中的力学响应。2、为了准确地评价在循环载荷下超细晶铜的细观变形不均匀性,提出一种基于离差标准化的分析方法。该方法先对RVE中所有网格的应变进行离差标准化预处理,最后将计算预处理后数据的标准差作为材料细观变形不均匀性的评价参数。为验证离差标准化方法的准确性,在相同的循环加载条件下,与不同的方法对材料细观应变不均匀性进行对比分析,发现离差标准化方法在现有的应变不均匀性的评价方法中最准确。3、为了研究材料应变不均匀性与疲劳裂纹萌生位置的关系,基于材料RVE模型中局部区域的应变不均匀性对疲劳裂纹萌生位置进行预测,假设应变不均匀性最大的局部区域最容易产生疲劳裂纹,该区域内纵向应变最大的网格为裂纹萌生具体位置,采用经典的累积塑性应变法和累积耗散应变能法对预测结果进行验证,发现预测结果准确程度较高。