本文在晶体塑性框架下,对描述多晶材料的循环本构模型及其数值实现进行了系统研究。主要展开了如下几个方面的工作：1.对多晶材料轧制5083H111铝合金板材的单轴循环变形行为进行了实验研究,了解了常见多晶材料循环变形的基本特性,为循环本构模型研究提供实验基础。2.基于晶体塑性理论,考虑面心立方(FCC)金属材料的位错滑移特征,针对轧制5083H111铝合金多晶板材的循环变形行为建立了多晶循环本构模型。模拟结果与实验结果的比较发现,建立的本构模型能够合理模拟轧制5083H111铝合金板材的应变循环特性和棘轮行为。3.在面心立方多晶金属循环本构模型的基础上,发展了一种描述体心立方(BCC)多晶材料棘轮行为的循环本构模型。发展模型对BCC金属退火42CrMo钢循环变形行为的模拟结果表明,所发展的模型对这类材料应变循环特性和棘轮行为给出了较好的理论描述,同时也揭示了BCC单晶力学响应对晶向的强烈依赖性。4.为了便于循环晶体塑性本构模型的有限元实现,在已建立模型的基础上,发展一种简化的、可描述单晶材料棘轮行为的循环本构模型；同时,针对发展的简化模型导出了新的应力积分公式和一致切线刚度矩阵,利用用户材料子程序UMAT完成了本构模型的有限元移植。5.建立了充分考虑晶粒几何与取向随机性的多晶有限元模型,对轧制5083H111铝合金板材的循环变形行为进行了有限元模拟。模拟结果表明,相比于通过尺度过渡准则建立的多晶循环本构模型,晶体塑性有限元方法能够模拟出对材料宏观变形起关键作用的、微结构尺度上变形的不均匀性,能更深层地揭示多晶材料塑性变形的内在物理机制。