近年来,随着汽车、核电、航空、航天和新材料等高新技术产业迅速发展的需要,在复杂环境下(如高温、高压、地震、工程大爆破、高速加工成型)材料行为的研究引起人们强烈的关注。为能在上述工况下机器的零部件按设计的要求正常工作,有必要在不同层次和不同载荷条件下,对材料力学性能、破坏机理和合理的寿命估计进行研究,以避免发生灾难性事故。因此,作为结构可靠性和寿命分析基本前提的材料本构关系研究成为急待进行的重要工作。近二十年来由于计算机、液压伺服高级材料试验机和高倍率电镜等技术的发展,为人们更深入地研究在各种复杂载荷条件下的材料本构行为提供了更有力的手段。大量的实验和理论研究表明:尽管经典塑性理论具有重要的理论意义和应用价值,但人们有理由不局限在经典塑性理论的框架内去发展新的塑性理论,而从微观的角度探讨金属材料的本构特性。从微观的角度探讨金属材料的本构特性属于晶体塑性理论研究的范围。由于晶体塑性理论直接基于不可逆变形的微观机制,具有坚实的理论基础。用宏微观相结合的方法研究工程材料的力学性能是当前固体力学和材料科学等相关研究领域的热点和难点,具有重大的理论意义和实用价值。从这一思想出发,本文作了以下工作:基于不可逆变形过程中材料微结构的储能特性,采用由弹簧和阻尼器组成的机械模型建立不带屈服面的单晶粘塑性本构关系。在晶体滑移系上引入与材料即时响应有关的塑性阻尼器及与材料粘性有关的牛顿阻尼器以计及材料滑移系的粘塑性特性。基于内变量热力学和绝对反应速率理论建立率相关单晶本构方程。利用KBW模型建立多晶体材料的粘塑性本构关系,其相应的计算格式中无需对滑移系的开动进行搜索,使计算工作量大为简化。在多晶体宏观响应特性的分析中,采用以正二十面体为基础的一种基于各面内随机取向单晶的高斯积分平均和二十个方向上的算术平均的混合平均方案。在此基础上发展了蠕变-塑性及其交互作用的数值计算方法。对面心立方多晶体合金316不锈钢在高温环境二维路径条件下的蠕变-塑性的交互作用进行了描述,获得了与实验相吻合的结果。