近年来,大量的实验证明,当材料处于微米/亚微米量级时,材料表现出非常明显的尺寸效应,即材料尺寸越小,材料的宏观力学性能越强。然而,传统的基于连续介质力学框架的相关本构理论中不包含尺度参数,无法解释这种尺度相关实验现象。与此同时,在工业制造领域,人们迫切需要解决微米尺度材料的力学理论和计算模拟问题。因此,近年来,关于尺度效应的研究一直是学术领域的热门问题。自从本世纪初,Cosserat提出了包含尺度参数的偶应力理论之后,科学工作者提出了众多的应变梯度理论来更精确地模拟小尺寸或者有较大应变梯度材料的变形问题。众所周知,晶体材料具有非常明显的各向异性,这一特性对微尺度下金属材料的宏观力学性能有较大的影响(微米尺度下材料的晶粒个数非常有限)。传统的晶体塑性理论能精确地表征晶体材料的这种各向异性,但该理论中并未包含尺度相关参数。因此,在传统的晶体塑性理论的框架中引入应变梯度和材料内禀特征参数显得尤为重要。其不仅可以完整地模拟微米尺度下晶体材料的各项异性,同时也考虑了微尺度下材料的尺度效应。本文正是基于该出发点,发展了计算应变梯度响应算法,通过ABAQUS用户子程序UMAT实现了在晶体塑性理论的框架下引入内禀尺度参数来表征晶体材料在微米量级下的尺度效应。并通过该修改后的本构模型来模拟单晶Cu的微扭转和微弯曲中的尺度相关力学响应,以及多晶材料中宏观力学性能与晶粒尺寸的Hall-Petch关系。同时,所开发的UMAT用户子程序也能模拟含微孔洞、微增强颗粒、微纤维等的两相材料的尺度相关力学响应。作为特例,本文采用用户子程序成功地模拟了微孔洞大小、形状对二相多孔材料的宏观力学性能的影响。