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随着建筑工业的不断发展,韧性金属材料尤其是钢材在建筑结构应用中越来越广泛。众所周知,材料的力学性质及失效规律对建筑结构的安全性及耐久性有着直接的影响。同时,作为材料断裂失效的征兆,颈缩状态的应力应变分布规律对于理解韧性断裂有着重要的作用。因此,研究材料颈缩段应力应变分布对于理解断裂失效本质有着重要的意义。为深入研究这一问题,本文在Bridgman和陈篪等人的工作基础上,结合断口电子显微镜扫描的结果证明了已有颈部应力分布解存在缺陷。为了克服这一缺陷提高计算精度,本文从平衡方程出发引入陈篪的颈缩主应力面假定推导出修正的应力分布解。为讨论这一修正解精度,引入了 Aramis三维应变观测系统(Aramis系统)对铝、Q235、Q345、45#钢、40Cr和黄铜6种金属材料分别进行室温下的单轴拉伸实验。结合实验结果校核了针对Q235、Q345、45#钢、40Cr四种材料的修正应力分布解的材料参数并检验了其精度。最后结合实验结果,利用Abaqus建立了单轴拉伸的有限元模型,通过有限元模型进一步验证修正后颈部主应力面应力分布解的精度。具体工作如下:论文首先对国内外对颈缩问题的研究做了全面的综述。大量文献显示:导致传统的颈缩主应力面应力解——Bridgman解和陈篪解产生较大的计算误差的主要原因是它们共用的应变均布假定存在较大误差。为了证明这一观点,对铝、Q235、Q345、45#钢、40Cr和黄铜6种金属材料分别进行室温下的单轴拉伸实验并用Aramis系统进行了全程观测。取断口表面在扫描电镜下进行观测,分析在断口不同位置韧窝的分布和大小,推断该点的受力变形情况。其次,为了克服应变均布假定带来的误差,本文从陈箎颈缩主应力面的切应变假定入手,结合平衡方程,推导了出了修正的颈缩主应力面上的应力应变分布;给出了材料参数并结合Aramis系统观测得到的测量值并校核了 Q235、Q345、45#钢和40Cr四种金属的修正应力分布解的材料参数,讨论了公式的精确度。最后,结合实验数据,在Abaqus/Explicit中建立了单轴拉伸模型并检验了其正确性。结合有限元计算结果,对比了修正的颈缩主应力面上的应力应变分布与传统解的精度。证明了本文提出的解的正确性。本文的研究成果可以为进一步理解材料颈缩断裂的本质提供一种新的方法;简化了在韧性材料塑性大变形阶段时的计算。同时为研究材料的塑性本构关系提供了一种较为有效的思路。