本文对核电站中广泛使用的核燃料包壳材料Zr-4合金在室温下进行了一系列单调拉伸、压缩和单轴棘轮试验研究。试验结果表明该材料在室温下：（1）呈现出明显的率相关性和粘塑性的力学行为特征；（2）拉伸和压缩方向表现出初始各向异性的力学行为；（3）在变平均应力方向的单轴棘轮试验中展现出明显的各向异性棘轮行为，压缩平均应力方向的棘轮应变水平明显低于拉伸方向；（4）棘轮应变水平随平均应力和应力幅值的增大而提高，随应力率的增大而降低；（5）单轴棘轮行为受加载历史影响显著：相同的加载条件下，有加载历史的试样棘轮应变水平要比无加载历史的低；高应力水平和低应力率的加载历史会抑制后续的低应力水平和高应力率下的棘轮应变累积，导致棘轮效应趋于安定。反之，对棘轮应变的累积影响不大。Zr-4合金材料初始拉伸和压缩方向的力学性能差异，尤其是屈服应力的差别，导致了其在变平均应力方向棘轮试验中展现出各向异性行为。在粘塑性本构框架下，以Ohno-Wang随动强化准则为基础，通过引入屈服准则中一个初始背应力，得到了一个可以描述材料各向异性棘轮行为的粘塑性本构模型，其中的初始背应力及相关参数可由简单方法确定。对比Zr-4合金单轴棘轮试验与预测结果发现，该模型可以较好的描述其室温下的各向异性单轴棘轮行为。