本文的目的是为了发展基于材料微观组织结构表征的计算模拟,从而对材料性能与微观组织结构之间的关系有更好的了解。在以往对材料的研究中,往往只局限于材料表面的研究分析而以此来推断材料整体的力学性能,同时也是因为材料内部的微观组织结构难以通过仪器直接观测到,即使可以直接观测,其深度也是极其有限。而重构多晶体微观组织结构可以为相应材料提供其内部微观组织结构的几何学形态信息,以此来更加深入真实的分析所研究材料的性能,其对于材料的研究具有重要意义。本文对GH4169高温合金材料提出了基于晶体塑性力学的细观有限元二维和重构的三维模型以研究其在模拟计算中的区别并以此来证明二维模型的局限性和三维模型的必要性。在使用有限元软件模拟计算时,本文对所研究模型赋予周期性边界条件并对其进行有限元离散处理。本文将结合本文所研究多晶材料的的模型及其本构,将其与实验对比并基于实验数据标定此本构模型的材料参数,并据此参数进行后续一系列力学特性的模拟计算。为了研究微观组织中三维模型和二维模型在模拟上的区别,本文基于EBSD实验数据独立开发了一种三维重构技术来对所研究对象进行分析,即对所研究材料进行研磨抛光得到其内部微观组织结构的每一层信息,依据所开发的MATLAB代码对其信息进行组合,从而形成三维重构的模型。在此基础上,本文依据实验新建造了一个单晶模型,并在进行有限元模拟计算时加入用户子程序,在此基础上与实验数据进行对比分析并由此标定所研究材料参数,系统地分析了单晶模型在各个晶体取向上的力学行为并与实验计算模拟对比,并验证可得此单晶模型具备一定的预测能力,进而以此单晶模型为基础预测同种材料的多晶模型的力学行为,以此来研究单晶与多晶材料之间的关联性。本文进而依据二维模型和重构的三维模型进行一系列力学行为的模拟计算,发现了在损伤模拟方面二维模型RVE和三维模型RVE皆不具有代表性,即具有尺寸效应,经二维模型和三维模型在损伤状态的比较可证明二维模型在一些力学行为模拟分析上的局限性。综上所述,皆可说明在微观组织结构方面的三维重构研究的必要性。