形状记忆合金材料具有独特的超弹性和形状记忆效应以及良好的生物相容性,因而广泛应用在航空航天、微电子器件、生物医学、固态制冷等工程领域。在实际应用中,形状记忆合金器件不可避免地承受循环载荷作用,亟待建立可以全面深入考虑功能性退化和微结构信息的有限元模型对器件服役可靠性进行评估。建立合理描述形状记忆合金特性的晶体塑性本构模型涉及多种变形机制,其本构方程具有不同机制相互耦合、多场耦合(热-力耦合)、非线性强等特点,必须采用新的高效、鲁棒的数值算法才能完成模型的有限元移植。因此,本文对Yu等建立的Ni Ti形状记忆合金晶体塑性本构模型进行了扩展,并进行了有限元实现。利用编写的材料子程序对带织构的多晶代表性体积单元以及带孔薄板、薄壁圆筒、竹节状晶微丝等典型构件在热-力载荷下的循环变形行为进行了有限元模拟。论文主要工作如下:(1)基于Yu等建立的单晶循环本构模型,完善了模型的不可逆热力学框架,计入了循环变形过程中两种重要的非弹性机制,即马氏体相变和相变诱发塑性,考虑了热-力耦合效应,并推导了变形生热与温度场演化方程。通过对本构模型进行离散化,采用显式积分算法,按照ABAQUS的接口要求编写了材料用户子程序VUMAT,完成了本构热-力耦合本构模型的有限元实现。(2)建立了多晶代表性体积单元的有限元模型,考虑Ni Ti形状记忆合金在成型过程中最常见的<111>织构,讨论了加载水平、织构强度、加载速率以及晶粒个数对合金循环应力-应变响应的影响。(3)建立了带织构的带孔薄板的有限元模型,讨论了Ni Ti形状记忆合金在循环变形工况下的孔边应力集中问题。建立了考虑多晶织构的薄壁圆筒有限元模型,讨论了Ni Ti形状记忆合金薄壁圆筒在大角度扭转情况下的变形特性、扭矩-扭转角关系以及应力、应变场分布。建立了竹节状晶的有限元模型,计算了Cu-Al-Mn形状记忆合金竹节状晶微丝在绝热情况下加卸载过程中的温度变化情况(弹热效应)以及不同应力下的双程形状记忆效应,计算结果与实验结果基本吻合。