金属板材经历多次轧制和退火后往往表现出强烈的各向异性特性,严重影响着产品的成形性和最终性能,同时也给成形工艺的开发带来了巨大困难。近年来,国内外学者在金属板材各向异性行为的研究上取得了长足进步,并建立了多种形式的各向异性屈服模型,用于描述金属板材在不同条件下的各向异性特性。借助有限元分析软件,可有效降低人工试错成本,并显著提高新产品的开发效率。然而,有限元软件的预测精度高度依赖于模型对材料力学行为的描述精度。因此,建立能够精确预测材料各向异性行为的本构模型一直以来都是塑性成形领域的重点和难点问题之一。各向异性屈服模型的描述能力一方面取决于方程形式,另一方面则与用于标定各向异性参数的初始屈服以及后继屈服试验数据直接相关,包括单向拉伸应力、各向异性系数以及双向拉伸应力等。为此,首先开展了正交各向异性金属薄板后继屈服变形行为研究。在各向异性系数r值的研究方面,对比分析了现有三种变r值求解方法的使用条件及其局限性。在此基础上,提出了一种变r值的逆向求解模型。通过对拟合误差的分析,验证了逆向求解法的可靠性。分别基于标准单向拉伸试验和数字图像相关技术（DIC）研究了r值在均匀变形阶段和大变形下的演化,为建立考虑r值演化的后继屈服模型奠定了基础。采用DIC和数值模拟相结合的方法,对各向异性金属薄板单向拉伸分散性颈缩区的演变和最窄横截面上的应力应变分布规律进行了综合分析,建立了求解各向异性金属薄板单向拉伸分散性失稳应力应变的硬化模型。通过对四种低碳钢板和三个典型各向异性方向的单向拉伸试验研究,验证了模型的可靠性。这些研究不仅揭示了各向异性金属薄板单向拉伸分散性失稳变形机理,而且为获取大变形应力应变关系提供了更简单可靠的方法。基于上述研究方法,分析了金属薄板在后继屈服中的畸变硬化和屈服轨迹演化。通过构造应力误差函数并以r值作为约束条件,提出了耦合畸变硬化和r值演化的各向异性参数确定方法,从而建立了考虑后继屈服演化的非关联Hill48模型。通过张量坐标变换,给出了不同应力主轴方向下的理论屈服轨迹,基于面内不同方向的十字拉伸试验验证了屈服轨迹在不同应力主轴方向下表现出的多样性。从屈服方程本身出发,研究了Hill48屈服模型对单向拉伸应力和r值预测的局限性。以多种类型材料为研究对象,探究了参数确定方法以及试验数据对不同应力状态各向异性预测的影响。建立了能更合理判断Hill48屈服模型对不同材料适用与否的充分必要条件。结果表明,受屈服方程的局限性影响,在关联流动准则下,无论何种参数确定方法都无法实现同时预测不同应力状态的各向异性行为。为此,在不改变Hill48二次函数形式条件下,将应力主轴方位角作为参变量引入各向异性参数,建立了适用于平面应力状态的Hill48修正模型。理论预测结果表明,修正模型可以在关联流动准则下精确预测低碳钢、高强钢和部分铝合金等材料的单向拉伸应力、r值和屈服轨迹及其在后继屈服中的演化。