双相不锈钢构件在实际生产应用中往往会承受循环载荷,但其微结构的不连续的力学性能会导致材料在受载时应力集中相对严重,可能在较小的宏观载荷下,局部微结构就已经出现非常大的循环塑性变形。为满足构件结构设计要求,本文主要探究内容及结论如下:(1)对双相不锈钢的铁素体相和奥氏体相,分别开展了不同加载模式下(接触载荷和压入位移)和不同加载波形下的单向、循环纳米压痕实验,同时结合数字图像相关技术(DIC)观察了双相不锈钢在单轴拉伸载荷下的局部微观变形行为及其演化特征。(2)对双相不锈钢中各相的单向和循环纳米压痕实验过程进行有限元反演,发展了一套对双相不锈钢中各相的塑性与循环塑性行为有限元表征的方法,确定了修正后的Abdel-Karim-ohno本构模型循环变形参数,并将有限元分析结果与对应的宏微观试验进行比照,确认了参数合理可用。(3)基于双相不锈钢微结构代表性单元,对其进行单轴拉伸和循环变形行为的有限元分析,验证和讨论了其局部变形的分布和演化特点。结果表明:双相不锈钢中的铁素体相的硬度和强度均高于奥氏体相,两相之间通过晶界产生一定的交互作用,各相晶界处材料会影响临近相的力学性质;在循环纳米压痕条件下,奥氏体相产生的压痕循环变形较大,且压痕循环变形程度随载荷水平增大而越大。本文所发展的对双相不锈钢循环塑性行为的表征方法与实验比较后确认合理可用,且利用数字图像相关技术(DIC)观察到的双相不锈钢在单轴拉伸载荷下的局部微观变形行为及其演化特征与有限元分析结果一致。双相不锈钢的局部应力应变的分布均与晶粒的分布、形状、载荷的大小和晶粒交互作用有关,双相不锈钢在拉伸载荷和循环载荷下,应变集中在奥氏体中而应力集中在铁素体中;最大应变值主要集中在奥氏体晶粒狭长且尖锐的区域,而最大应力值则主要集中在铁素体晶粒狭长和尖锐的区域。