复杂构件在成形或服役过程中一般是双向或多向受力，常处于复杂应力状态。精确控制构件的形状和性能，均需对材料在不同应力状态下的变形行为及组织性能变化有全面深入的研究，尤其是应力-应变与组织性能的关系。本文主要研究5A06铝合金在复杂应力下的变形行为和组织演变，包括不同方向预变形及双向拉伸预变形后的拉伸、双向拉伸及球形凸模冲压变形等，模拟了板材服役及成形过程中可能受到的几种复杂应力状态，通过力学性能测试以及EBSD、SEM、TEM等微观组织分析手段对不同应力-应变状态下的试样进行了组织分析，得到5A06铝合金在典型应力状态下的变形行为和微观组织演变规律。对单向预变形试验，纵向和横向预变形对5A06铝合金的力学性能和微观组织均有显著的影响，且随预变形量的增加力学性能的变化趋势一致，即随预应变增加，屈服强度增大，延伸率降低，抗拉强度变化不大。预变形方向对试样的力学性能有影响。纵向预变形较横向预变形使试样的屈服强度上升更多，但抗拉强度的变化趋势相反，力学性能的差别主要与位错运动和塞积的方式有关。横向预变形试样内位错在两个方向上滑动，形成平行位错列交错排列的位错网格。5A06铝合金的双向拉伸试验中，不同加载路径下试样的应力-应变关系和屈服轨迹不同。等双拉时材料的强化效应最大。双拉预变形使材料的屈服强度上升，延伸率下降，在主应变相同情况下，双向拉伸较单向拉伸对屈服强度提高幅度小，试验研究了材料的常温和高温冲压变形试验。常温冲压变形试验得出，试样宽度对其极限应变有一定的影响。随试样宽度增加，其应力状态接近等双拉，试样极限应变增大。通过微观组织分析得出，成形极限试样上不同位置的应变量不同，微观组织有差别；不同宽度试样的微观组织也不同，微观组织的不同主要表现在晶界形貌、晶粒取向差角、极图以及位错组态上。随变形温度升高，冲压变形试样的极限应变增大，由此表明，材料在温热条件下成形性能更好。随温度升高，试样内小角晶界数量明显减少，试样内发生位错回复和再结晶现象，晶粒的择优取向也变得不明显。上述试验结果为复杂受力状态下构件的应力-应变关系以及微观组织的演变提供借鉴，为构件成形时工艺的优化以及服役时结构的优化奠定基础，具有重要的工程意义。