密排六方晶体(HCP)金属在工程结构、生物医学、国防工业等方面广泛应用。由于其巨大的应用价值,越来越多的研究聚焦在该类金属的晶体结构以及其物理和力学性能方面。结果表明,由于晶体结构的低对称性,密排六方晶体金属在力学性能上表现出明显的各向异性的塑性特征。虽然,自Hi1148准则[1]提出以来,研究人员相继提出多种理论描述金属材料各向异性塑性行为,并对所提出的理论进行实验和数值验证,但发现这些理论不能有效地描述密排六方金属板的正交各向异性塑性行为。2006年,由Cazacu等人建立的CPB06准则[1]能有效地预测多种HCP金属(如:镁合金、钛合金等)的塑性行为。但由于该准则建立在主应力空间,不能体现切应力的影响,在数值实现方面因涉及主应力偏量应力相对一般应力空间应力的求导而变得冗长、繁琐。为克服这些弱点,本论文在CPB06准则基础上构建了描述于一般应力空间的正交各向异性屈服准则,并基于Khan等人[3]实验观察的结果,在不同温度和应变速率条件下,利用当前屈服准则,表征了 AZ31镁合金板材正交各向异性塑性行为。本论文的工作体现在如下几个方面:(1)在考虑金属塑性变形机制的情况下,研究HCP金属拉压强度差异以及其板材正交各向异性的屈服特征,并分析影响密排六方晶体金属塑性行为的主要因素。(2)基于Cazacu等人建立的CPB06理论,本文建立了描述在一般应力偏量空间的正交各向异性屈服准则。利用新的屈服准则,推导出多向加载实验条件下用于确定材料参数的屈服函数。(3)通过比较新准则和Hi1148准则拟合的屈服曲线,证明了新屈服准则能够有效表征HCP晶体金属的拉伸和压缩屈服强度差异和各向异性塑性。(4)根据不同温度和不同应变速率下材料的力学性能,计算出各方向应变速率和温度敏感指数,得出两种因素对AZ31轧制板拉伸压缩行为的影响。通过比较由新准则预测的不同塑性应变下的屈服曲线和实验数据,确定了该准则的准确性。(5)利用温度和应变速率的数据计算出多个方向的拉压硬化率参数。利用有限元程序计算出多加载方向的应力应变曲线,并与Akhtar S.Khan等人[3]数据进行对比,结果与数值模拟结果能很好吻合,从而验证了该屈服准则、相应的数值算法和程序在预测HCP金属板正交各向异性塑性行为方面的有效性。本论文克服了 Cazacu06准则在有限元模拟方面的困难,为进一步开展HCP金属在成型方面的理论和模拟分析奠定了可靠的基础。