以“安全、节能、环保”为主题的制造环境友好型轻量化汽车是现代汽车制造的主要方向。在轻量化汽车制造中,具有高强度、高吸能性以及初始硬化速率快等特点的高强钢依旧是车身及零部件生产的主导材料。随着对高强钢的进一步研究发现,TWIP(TWinning Induced Plasticity)和TRIP(Transformation Induced Plasticity)等先进高强钢在塑性变形过程中出现孪晶/相变诱发塑性的能力,促使材料力学性能及应变硬化能力获得显著高,为材料在车身制造中广泛应用供了优良的力学性能基础。但TWIP/TRIP钢在塑性变形过程中生成的形变孪晶、马氏体相变和位错滑移之间具有复杂的耦合关系,不同变形机制之间相互影响、共存,这使得构建一个可以全面述TWIP/TRIP钢塑性变形行为的力学模型变得尤其困难。与此同时,尽管已有学者进行了大量的TWIP/TRIP钢实验以研究不同元素含量对材料力学性能的影响,但已有研究仅仅是对实验结果进行规律性总结,未对研究结果供进一步的合理解释。但进一步的研究表明,TWIP/TRIP钢变形机制与材料的层错能具有密切的关系,而层错能的变化与材料中元素的含量变化相关。因此如何以材料元素变化为基础,综合其它相关因素的影响,构建层错能模型是有效评估材料形变特征的先决条件。本课题基于剪切带理论以及形变孪晶和马氏体相变之间的共同特征,建立以层错能为控制因子的形变诱发孪晶和形变诱发马氏体相变模型。在层错能的计算中,综合考虑了材料化学成分、变形温度、微观应变和变形导致的温度增量等因素的影响。基于多相混合准则,建立同时考虑孪晶诱发塑性和相变诱发塑性的硬化模型。实验结果表明,本文所建立的孪晶/相变诱发塑性硬化模型可有效述TWIP/TRIP钢的变形行为。考虑材料元素含量对层错能值影响,本文通过模型计算结果与实验结果对比,研究了Mn含量、Ni含量和C含量下TWIP钢、TRIP钢以及TWIP/TRIP钢的力学行为和应变硬化性能,分析元素含量对材料应变硬化能力的作用机制。结果表明:层错能控制着形变孪晶和马氏体相变的形核概率,以及形变孪晶、马氏体相变及位错滑移之间具有复杂的耦合关系,使得元素含量通过影响形变孪晶和马氏体相变的形核和长大,实现对材料的宏观力学行为和硬化性能的控制。