工程中一类材料具有拉压不对称的力学行为,即呈现了拉、压不同弹性模量的双模量材料特性。经典的弹性理论只会引入更大的分析误差,这时,便需采用双模量本构理论,描述和分析该类材料的力学行为。虽然拉压不同模量理论已经很成熟,但传统的计算框架一直存在收敛性难题,更是难以应用于大规模复杂结构的力学分析。既有商业有限元软件中该类材料模型的缺失,也对发展高效、稳定的求解方法提出了新的需求。针对于此,本文提出了一种崭新的双模量材料计算框架,从理论和数值两方面揭示了传统迭代算法的缺陷和不足,建立了具有渐近二次收敛效率的切线刚度阵计算方法。此外,本文还以ABAQUS作为有限元工具,开发了适用于拉压不同弹性模量的杆单元、平面应力及三维实体单元的UMAT材料子程序。数值算例表明,我们开发的双模量材料子程序不仅在小变形、大变形分析中呈现了高效的收敛速率,还成功应用于薄膜等柔性结构的起褶预测,且在细胞力学领域,也解释了一类不寻常的细胞机械传感现象。