伴随航空航天和核能工业的发展,工作在高温和多轴载荷条件下的部件上所发生的粘塑性行为受到了材料和力学学者的广泛重视。20世纪80年代Chaboche建立了一个代表性的统一粘塑性本构定律,该模型为小变形形式,之后基于此模型的研究和改进也多限于小变形假设。虽然小变形粘塑性模型通常数学形式简单,但对实际工程领域涉及的大变形粘塑性问题却无法处理。本论文将小变形Chaboche粘塑性本构模型在极共旋坐标框架下拓展成大变形形式,并推导了相应的数值算法,编写了 ABAQUS用户子程序。通过比较数值预测和两种试验观察的结果以及对两种成形过程的仿真模拟,验证了所导出的模型、算法及程序的适用性和有效性。本论文的主要工作和研究成果如下:●基于Bingham统一粘塑性表象学模型,在极共旋坐标框架下将小变形Chaboche粘塑性模型拓展到有限应变范畴。●拓展中运用了极共旋框架下的功共轭关系,在同一框架下推导了统一粘塑性耗散过程的Clausius-Duhem不等式。基于这些不等式以及标准的正交耗散法则,构建了极共旋框架下的应变类和应力类内变量的演化方程,因此所构建的有限应变Chaboche粘塑性模型符合热力学基本定律。●基于所构建有限应变粘塑性定律,推导了有限元数值算法,包括内变量积分算法、应力更新算法以及算法切线模量,编制了相应的有限元程序并集成至有限元程序ABAQUS 中。●在不同应变率下,数值模拟了镍基超合金IN738LC在850℃C下单轴拉伸的实验结果,数值预测能较好符合实验观测的结果,表明模型及数值算法是可靠、有效的。●在循环拉伸和压缩的条件下,数值模拟了镍基超合金IN738LC在850℃C下的实验结果,结果表明在复杂的循环加载条件下,模型的预测亦能很好符合实验观察的结果。●通过对圆柱坯锻压和板槽冲压的仿真,验证了新粘塑性定律、算法和程序在复杂边界和加载条件下的有效性。●本论文将Chaboche粘塑性本构模型拓展到有限变形领域,为Chaboche模型在更广工程领域中的应用奠定了理论基础。