由于热中子吸收截面小、优异的耐蚀性能、良好的力学性能和抗辐照性能,锆合金被广泛应用于化工、核电、船舶等多个领域。本文以工业纯锆与锆铌合金为研究对象,探究材料在多轴载荷作用下的力学性能和棘轮效应,本研究对指导锆合金应用具有重要的理论意义与实用价值。以工业纯锆板材为研究对象,分别在单轴与双轴载荷下,对材料的拉伸力学性能进行了研究。通过对RD与TD方向的锆合金试件进行单轴拉伸,得到材料的力学性能与各向异性系数r。对十字形锆合金试件进行双轴拉伸试验,通过不同加载应力比与应变路径变化试验研究多轴应力对材料宏观变形的影响。运用von Mises与Hill’48屈服准则对锆合金板的等效塑性功进行预测。最后,通过微观分析表明,单轴拉伸下锆合金板产生的孪晶数量有限,其主导变形机制为位错滑移;对于双轴加载,拉伸孪生被大量激活,孪生是协调材料塑性变形的主导机制。论文还以锆合金管为研究对象,在轴向—内压作用下分别开展了单轴与多轴棘轮效应研究。结果表明,锆管在单轴对称循环加载时出现了明显的棘轮应变。对于多轴加载,轴向应力幅值和内压对锆合金管的棘轮应变累积有重要影响。环向棘轮应变随着轴向应力幅的增大而持续增加,轴向棘轮则因轴向应力幅的不同而变化。内压显著促进环向棘轮应变的增长,但会抑制轴向棘轮应变的增长。此外,加载历史同样也会对多轴棘轮产生影响。对初始和变形后的锆管进行EBSD分析,结果表明两者差别不大,说明有限的棘轮变形对锆管的织构影响不大。