金属板料在实际成形过程中的变形是十分复杂的,在材料进入塑性变形之后,材料点的应变路径会发生复杂的变化。这些变化会影响材料的力学行为、流动规律和成形能力等,材料会出现瞬态效应、包辛格效应、交叉效应以及永久软化等现象,由于这些材料特性的存在,材料也会呈现出各种复杂的变形规律。因此,建立能精确表征金属板料塑性变形行为的力学模型,并将其嵌入到有限元模拟软件中,对精确解析金属板料的塑性成形问题具有重要的理论指导意义和实际应用价值。本文在宏观和细观两种尺度下,通过理论研究、试验验证以及有限元分析相结合的方法,对金属板料在复杂加载过程中所产生的塑性变形规律进行了研究,从而为工程实践上的应用提供理论基础与指导。宏观上,根据Barlat所提出的正向加载对反向加载的影响关系,结合Hill48屈服准则,统一定义了厚向异性指数(R值)在不同加载状态(包括单拉和双拉等)下的计算方法,拟建了基于应力或各向异性指数的影响关系,实时确定不同应变时刻下的后继屈服轨迹。结果表明,该方法可以结合不同的屈服准则,并根据实际需要利用不同的方法求解屈服准则的系数,以求能够更加精确的预测不同材料的后继屈服轨迹。成形极限图作为板料成形性能研究和预测缺陷的重要工具,长期以来得到了广泛的应用。研究表明,使用实验方法得到成形极限图非常耗时,尤其是非线性加载路径下的实验,需要进行多次复杂的测试。因此,需要一个理论预测模型实现复杂加载条件下的成形极限预测。本文提出了一种基于厚度减薄率的,利用线性加载条件下的成形极限预测复杂加载路径下的成形极限的方法。结果表明,在给定的较小的安全裕度范围内,本文提出的方法可以较为准确的预测不同预应变下的成形极限,并且板料的厚度在实验中可以较为容易的获得,不受硬化模型和本构关系的影响,因此也更方便于实践应用。目前所建立的研究材料宏观变形行为的大部分是唯象学的理论模型,与之相对应的,在细观上,研究学者建立了基于材料细观组织结构和变形演化行为的晶体塑性理论,它是一种基于物理机制的现象学理论。本文利用晶体塑性有限元法(CPFEM),将晶体塑性理论与有限元仿真数值模拟进行有效的结合,以具有典型FCC结构的多晶金属材料(5754M铝合金)为研究对象,模拟得到了5754M铝合金的初始屈服轨迹及后继屈服轨迹,结果表明,模拟结果可以较好的反映实验结果,进而可以挑选合适的宏观唯象学模型对其后继屈服轨迹进行预测,通过该方法建立了多晶材料的微观结构和宏观力学性能之间的联系,从而可以减少实验过程,降低成本,为后继屈服轨迹的获取与预测提供了一种新的思路与依据。