起皱和破裂是金属板材成形中由于塑性失稳而导致的两类常见缺陷。板料自身的材料特性是决定起皱与破裂状态的内在因素,只有在合理评估板料抗塑性失稳能力的基础上,才能对两类缺陷进行准确的理论分析和有效控制。目前常用的方板对角拉伸（YBT）等板料起皱性能测试方法,由于内部应力状态较为有限,并不能完全反映实际板料冲压时的复杂加载工况,同时也难以应用于一些低塑性材料的起皱测试。此外,如何利用数值方法对各类塑性失稳变形进行科学的表征和分析仍有待深入。为此,本文探讨了可提供复杂面内应力状态的带孔板和非对称板的起皱特性,分析了试样变形过程的力学行为,并据此提出新的抗皱性能测试方法;研究了拉伸失稳过程的应力应变演化规律与断裂特征;分析了板料的非均匀特性及其对拉伸失稳的影响与数值模拟方法;解决了工程实例中出现的问题。主要工作与结论如下:（1）提出了基于中心开孔板的板料起皱性能测试方法。利用弹性力学、复变函数和平衡微分方程,解析了有限大矩形平板单向拉伸时内孔边缘的应力集中效应;结合工程塑性理论、能量法和有限元模拟并根据不同应力分布状态,构建了开孔板非均匀受压的起皱模型,得到了临界起皱应力的预测公式,并结合SUS304试样进行验证。（2）将开孔板思路扩展到传统YBT试样中,发现起皱位置的应力由横向压缩、轴向拉伸转为横向压缩为主,起皱对变形更加敏感并能在更小的整体变形下产生,从而为Al6061铝合金等低塑性材料的抗皱性能测试提供了一个可行的选项。与修改YBT试样外形、长度和宽度以及过渡圆角等方法相比,本方法对应力分布状态的改变更大。（3）研究发现,开孔试样的相对孔径越大、起皱时刻“横/轴向应力比”越大,说明横向压应力在变形过程中的主导作用越强烈,起皱倾向越大、起皱高度越高。但如果相对孔径过大,由于板弯曲刚度过小、矩形板中横向拉应力的抑制作用增强,YBT试样出现二次起皱,导致起皱高度降低。（4）提出了一种板料剪切起皱性能的偏置加载实验方法。采用非对称试样在不同轴拉伸载荷作用下,得到剪切与非均匀拉伸并存的复杂应力状态,具有简便、快捷的优点。研究发现,皱纹的产生和演化由面内主应力决定,对于SUS304板,皱纹与拉伸方向夹角θ的模拟结果与解析计算和物理实验的误差分别为7.4%和2.9%。（5）提出了一种基于显微硬度标定板料力学性能的波动范围,据此建立数值模型并分析材料非均匀特性的方法。应用自编Python程序生成了非均匀材料拉伸的有限元模型,可再现分散失稳阶段应变的动态、大范围瞬时转移现象,并准确预测临界失稳应变,得到更加符合实际的试样断口形态。（6）结合汽车门板冲压和边梁弯管成形的实例,验证了开孔板测试起皱性能的有效性。基于理论分析,提出通过优化冲压模具拉深筋降低起皱趋势和焊接线处的破裂风险,以及改进弯管芯模设计和调整圆角尺寸等减缓方管起皱及弯曲内、外侧凹陷程度的解决方案,可为实践提供参考。