多晶金属材料是人类最早和最广泛应用的材料之一。随着科技的进步,制造业对多晶金属材料的力学性能提出了更高的要求,在提高其强度的同时,亦要保证其良好的延展性。但是,如何实现上述二者之间的平衡存在着一定的难度。现有实验结果表明,在多晶金属材料的塑性变形过程中,孪晶结构的出现可以较好地均衡材料的强度和延展性之间的关系。因此,人们对于孪晶的探索也在不断深入。现如今有关孪晶方面的研究主要基于实验方法以及分子动力学模拟,相比于这两种方法,晶体塑性有限元模拟能够将微观尺度下间断的位错运动理想化为宏观尺度下连续的塑性变形,因此在预测材料的力学性能方面具备着突出的优势。目前人们基于晶体塑性有限元方法构建的多晶金属模型,其主要的变形方式以滑移系为基础,而对于包含了孪晶结构的多晶金属晶体塑性有限元模型在变形织构、强度以及率敏感性等方面的研究内容仍然不够完善。因此,本文以铜为研究对象,对引入了孪晶变形机制的多晶金属铜晶体塑性有限元模型在拉伸载荷作用下的力学行为进行了相关研究,主要的研究内容如下所示:基于晶体塑性有限元方法研究了硬化参数、率敏感系数以及参考应变率对单晶金属在压缩载荷作用下力学行为的影响,并将计算结果与前人数值模拟结果进行比较验证了单晶晶体塑性模型的准确性。基于用户子程序UMAT实现了引入孪晶结构的单晶面心立方金属晶体塑性有限元模型的构建,随后对该模型的合理性以及各向异性进行了相关验证。结果表明,引入了孪晶结构的单晶金属晶体塑性有限元模型在拉伸载荷的作用下其应力-应变曲线以及孪晶体积分数均与参考文献中的计算结果吻合良好。对于变化的晶粒取向,单晶孪晶金属晶体塑性有限元模型在拉伸载荷作用下表现出了不同的力学性能,晶粒取向对称的模型其应力-应变曲线以及孪晶体积分数也呈现出对称的计算结果。基于晶体塑性有限元方法模拟了多晶孪晶铜在拉伸载荷作用下的力学响应,对其变形织构进行了预测分析,并探究了晶粒尺寸和网格密度以及加载应变率和率敏感系数分别对模型应力-应变曲线以及孪晶体积分数的影响。结果表明,孪晶多于晶界以及晶粒顶点处形核,随着加载的进行而不断生长并延伸至相邻晶粒直至加载结束;随着晶粒尺寸的减小,多晶铜在有无孪晶的情况下其模型整体强度都不断增大,符合细晶强化的原理。随着网格的进一步加密,多晶孪晶铜模型在塑性变形过程中其剪切带样貌愈加明显,孪晶形核区域逐渐清晰,模型整体应力呈现出下降的趋势直至达到收敛解;随着加载应变率的增大,模型中孪晶形核速度加快,进一步促使位错和孪晶之间的相互作用增强,模型整体应力呈现出上升的趋势。随着率敏感系数的减小并且趋近于0,多晶铜在有无孪晶的情况下的两条应力曲线逐渐重合并趋于水平。本文建立了从介观尺度下对多晶孪晶铜力学性能进行预测的数值分析方法,研究结果为多晶孪晶金属材料的研究和应用提供了参考。