本文在大量分析、研究国内外非比例循环加载实验和本构关系的基础之上,针对以往本构实验和理论研究工作之不足,并结合工程金属材料的特殊性,开展了以下研究工作:1.分析研究非比例本构模型及参数确定方法.2.在国内外已较成熟的应力或应变控制本构模型理论的基础上,分析基于其本构研究的塑性流动特性.3.进行40Cr、16锰钢两种材料的单轴及多轴应变循环实验,研究应变幅值及其历史和平均应变及其历史对材料强化(软化)的影响.4.对材料进行单轴棘轮效应实验,研究应力幅值及其历史和平均应力及其历史对棘轮行为的影响.5.对材料进行多轴非比例棘轮效应实验,分析多轴非比例应力—应力路径下应力幅值及其历史对棘轮行为的影响.6.分析实验结果,并进行材料的塑性流动特性分析,研究材料的单轴和多轴非比例循环强化(软化)特性,以及影响单轴和多轴非比例棘轮效应及其历史效应的不同机理,为以后本构模型的建立提供物理基础.7.分析研究了几种描述棘轮效应的本构模型.并通过其数值模拟与实验结果的比较,阐述其优点和不足.