高深宽比的微细流道沟槽结构在高效反应器、新型传热结构上得到越来越广泛的应用。采用多工步超薄板微冲压工艺,通过多道次渐进成形,能够充分利用板材整体成形能力,是实现高深宽比、高轮廓精度微细沟槽结构加工的有效方法。然而,前序工步对薄板材料加工的预应变对后续工步中板材变形行为产生重要影响,导致后续成形工步的工艺参数设计困难,进而影响微细沟槽结构件的轮廓精度和成形性能。研究微/介观尺度下微细成形预应变对材料性能的影响对超薄板结构件的多工步成形加工有重要意义。本文对0.1mm厚的316L超薄不锈钢板材在预应变下的成形力学特性展开了实验和建模研究。针对两种不同晶粒尺寸的材料在预应变下的同向拉伸和反向压缩力学特性,进行了单轴拉伸、预应变-拉伸和预应变-弯曲实验研究;基于实验结果,获得了预应变材料在不同加载路径下的应力应变关系,建立了超薄不锈钢板材预应变-反向压缩本构关系;设计了超薄不锈钢板材微细沟槽多工步成形实验,分析了多工步成形参数对成形质量的影响规律,为多工步成形工艺设计提供了理论指导。本文主要研究内容包括:(1)316L超薄不锈钢板材复杂路径加载实验采用热处理工艺获得两种晶粒尺寸的316L超薄不锈钢材料,通过单轴拉伸实验获取材料弹性、塑性变形的应力应变特性曲线。设计预应变-加载实验,探索预应变-拉伸和预应变-弯曲实验中材料力学行为的变化规律。实验发现,相同应变时大晶粒材料流动应力更低,预应变材料在同向多次拉伸中的应力应变关系与单轴拉伸状态下相同,但预应变下反向压缩中的应力应变关系呈现显著的包辛格效应,反向屈服应力的下降与预应变量相关。(2)预应变超薄板材料力学特性建模与分析基于实验结果,分别建立描述预应变材料弹性、塑性变形的应力应变关系模型。通过测定多次拉伸实验中的平均卸载弹性模量,拟合得到弹性模量与预应变的函数关系。基于预应变-弯曲实验,从材料弯曲力矩的求解出发,建立的预应变材料反向压缩本构关系与实验结果吻合较好,验证了模型有效性。(3)超薄不锈钢板材微细沟槽多工步成形工艺研究针对高深宽比金属薄板微细沟槽的结构要求,建立了多工步成形仿真分析模型,基于预应变材料的力学特性,分析工艺参数对沟槽结构成形质量的影响规律。设计实验,探索了不同成形深度、成形圆角以及成形次数等因素对不同晶粒尺寸的超薄不锈钢板材微细沟槽结构成形质量的影响。研究发现采用多工步成形工艺提高了微细沟槽结构的成形轮廓质量及深宽比。