轧制差厚板是继激光拼焊板之后的又一种新型轻量化板材。差厚板各厚度区受到的轧制程度不同,使各厚度区的晶粒形状、晶粒尺寸和晶体取向等微观组织存在差异,宏观上表现为各厚度区力学性能和塑性变形行为的差异。因此,基于单一厚度板构建的成形理论不再适用于差厚板的成形。本文应用宏-细观耦合的研究方法,应用晶体塑性理论建立多晶体塑性本构有限元模型,研究微结构对差厚板塑性行为的影响规律,揭示微观不均匀板料的塑性流动行为,建立差厚板流动性能的普适性规律。本文首先应用单向拉伸实验,分析差厚板各厚度区基本力学性能的差异,进一步通过电子背散射衍射(EBSD)技术测试差厚板各厚度区晶粒形貌、尺寸及取向等基本微观结构信息,获得微观结构影响宏观力学性能的规律。研究结果表明,薄区和厚区均由等轴状晶粒组成,晶粒尺寸分布均匀,宏观上表现为等厚区具有良好的塑性变形能力和优异的力学性能,而过渡区晶粒尺寸分布不均,微观组织均匀性差,因此较早出现颈缩现象,韧性差。此外,等厚区均存在以{111}为主的典型有利织构,而过渡区无明显有利织构的存在。应用Abaqus有限元软件的二次开发功能,基于微观结构信息建立差厚板多晶体塑性有限元模型,研究差厚板微观组织的差异对塑性变形行为的影响规律。在neper中使用voronoi图形法建立多晶体几何模型,赋予差厚板织构占优的晶粒取向,建立符合差厚板微观结构的晶体塑性有限元模型,模拟宏观外力作用下差厚板的微观变形行为。结果表明,等厚区存在有利滑移位向的晶粒多,材料的塑性高于过渡区;过渡区处于硬向位的晶粒多,更容易出现应力集中的现象。过渡区位置的变化会影响差厚板的成形性能,在过渡区结合薄区的板材,变形区域应力应变分布不均,加载程度变大,形变区域更加集中化,成形性能降低;在过渡区结合厚区的板材,变形区内应力应变分布较为均匀,加载程度变大,形变区域平缓扩散,成形性能提高。在上述研究成果的基础上,采用弯曲实验和金相实验,研究差厚板塑性变形行为和成形性能与板料厚度和微观组织的关系。结果表明,差厚板厚度和微观组织的非均一性,是导致其成形过程中塑性变形不均匀的重要原因;等厚区的晶粒变形均匀,塑性变形性能好,过渡区的晶粒只在局部变形,塑性变形性能差;差厚板过渡区是塑性流动不均匀性的关键区域,在过渡区靠近薄区的区域,板材塑性流动不均性增加,减薄率升高,成形性能降低;过渡区靠近厚区,板材塑性流动不均匀性减小,减薄量下降,成形性能提高。实验结果和模拟结果对比分析,进一步验证了差厚板多晶体塑性有限元模型的准确性。