铁电材料作为一种重要的智能材料，在现代科学技术中发挥着不可替代的作用，其非线性的机电耦合性能也日益受到人们的关注。本文系统地研究了铁电材料在机电耦合载荷下的非线性行为，分别提出了宏观唯象和细观的本构模型。主要进行了以下方面的工作： 1.自行设计和搭建了力电耦合的测量系统，首次进行了相互正交力电耦合作用下PZT-5铁电陶瓷的本构实验，根据实验结果对压电水听器提出了一点改进设计。利用自制的极化装置，研究了极化方式和内偏场对材料的影响。同时，首次研究了电边界条件和极化方式对材料应力退极化性能的影响。 2.利用统计的方法，首次精确地计算出四方相、三方相和正交相铁电陶瓷在电场及任意形式的应力作用下电畴取向的饱和状态，并可推广到任意晶体对称性的材料。计算结果为后面的模型建立提供了可靠的参考数据。 3.基于内变量理论，将剩余极化分成两部分，建立了铁电材料唯象本构模型。根据实验结果在电场空间提出椭球面的屈服面，并统一了剩余应变的饱和条件。在较低应力下，模型反映了应力与矫顽电场之间的线性关系，与实验结果及电畴翻转能量判据预测的结果相吻合。 4.提出了适用于任意晶体对称性多晶铁电材料的电畴旋转模型，在对称加载下与实验符合较好；发展了将180度畴变分成两次90度畴变的模型，用于解释正交力电耦合加载的实验结果以及极化历史对材料的影响。 5.提出了考虑晶间相互作用的电畴翻转能量判据，利用三维有限元对电畴翻转进行了模拟，根据实验现象改进了有限元格式和计算稳定性，计算结果与实验现象相吻合。 6.为改善铁电陶瓷的韧性，分别制备了PZT/Ag和PZT/MgO纳米复相铁电陶瓷。与纯PZT相比，PZT/0.1％MgO、PZT/0.5％MgO在压电性能几乎没有下降的同时，断裂韧性得到较大的提高。