中文摘要：

对材料循环本构关系开展了理论、实验和数值模拟相结合的系统研究。通过对随动硬化临界面理论的拓展，建立了描述材料循环硬化行为的应变幅值依赖性和非饱和特征的循环本构关系；结合系统的实验研究，引入新的随动硬化演化方程和非比例度定义，建立了金属材料室、高温非比例多轴以及时相关棘轮循环本构模型，并将其嵌入有限元软件，对金属基复合材料的棘轮行为进行了数值模拟；系统揭示了循环软/硬化材料的棘轮-疲劳交互作用，建立了考虑棘轮效应的耦合损伤循环本构模型和疲劳失效模型；采用层板比拟方法，对随机分布短纤维复合材料的力学行为进行了理论预测和数值模拟；揭示和模拟了NiTi形状记忆合金的单轴相变棘轮行为。拟开展NiTi形状记忆合金基于微观机理的非比例多轴循环本构理论及损伤和疲劳问题研究。近5年发表论文75篇，其中SCI收录32篇（第一或通讯作者31篇），论文被SCI他引214次，获第十届中国力学学会青年科技奖。

结论摘要：

针对超弹性镍钛形状记忆合金、颗粒增强金属基复合材料和皮肤软组织等材料的循环变形行为及其本构模型建立进行了系统的实验和理论研究（1）揭示了镍钛记忆合金的单轴和多轴相变棘轮行为的演化特征及其对加载水平、加载速率和加载路径的依赖性；进而在广义粘塑性理论框架下，考虑相变棘轮行为的率相关特性，建立了能够合理描述镍钛记忆合金率相关相变棘轮行为的循环本构模型，并进一步引入位错变形机制，建立了基于位错机制的镍钛合金相变棘轮行为本构模型；另外，在晶体塑性理论的框架下，分别考虑镍钛记忆合金非弹性变形的不同变形机制，包括马氏体相变及相变诱发塑性、马氏体解孪和解孪诱发塑性、马氏体重取向和重取向诱发塑性、奥氏体塑性变形和马氏体孪生塑性变形等，建立了基于微观机制的单晶和多晶循环本构模型，并进一步考虑其循环变形过程中的内部热效应，建立热力耦合的多晶循环本构模型。（2）对超弹性镍钛合金的单轴和多轴疲劳失效行为进行了实验研究，揭示了该合金的疲劳寿命和功能退化对加载水平和加载路径以及加载速率的依赖性，并结合损伤演化规律的揭示，初步建立了疲劳失效模型预测了疲劳寿命。（3）基于已有的实验结果，在Hill增量塑性理论的框架下，通过对Mori-Tanaka均匀化方法在应力边界条件下的拓展，引入能够考虑基体材料棘轮行为的弹塑性和粘塑性本构模型，分别建立了能够合理描述颗粒增强金属基复合材料棘轮行为及其时间相关效应的弹塑性和粘塑性循环本构模型。（4）作为一种拓展，对猪皮和蛇皮两种皮肤软组织材料的循环变形行为进行了较为系统的宏微观实验研究，揭示了生物软组织的棘轮变形及其时间相关特性，并在有限变形粘弹性-塑性理论的框架下，通过引入结构张量来反映循环变形行为的各向异性，采用一个伪势函数来描述变形的时间相关性，建立了能够合理描述猪皮棘轮行为的有限变形循环粘弹性-塑性本构模型，将循环本构关系研究拓展到了生物软组织领域。在4 年的资助期内，共发表标注论文42篇，其中SCI 收录25 篇；出版专著1部，授权专利3项；已培养博士生3名，硕士生8名，博士后1名；受聘为长江学者特聘教授，入选科技部中青年科技创新领军人才，主持建成了四川省青年科技创新团队和四川省重点实验室；3次出国访问和合作研究，在国际学术会议做邀请报告和主题报告8次，组织了2次国内学术会议。