本课题对金属材料多碰载荷下远低于屈服限发生塑性累积变形的亚屈服现象展开研究。选用典型的纯铁、纯铜、合金、梯度涂层等材料，采用分层塑性响应研究思路，完成了低应力多碰系列试验、检测、分析与建模。（1）研制了可在相同应力下改变能量输入、或在相同能量下改变应力输入的新型多碰疲劳试验机，并进行了各种材料应力——能量——塑形变形试验与检测分析；（2）研究了材料多碰下的塑性变形规律，其具有强烈的梯度效应，即表层变形最大，随层深增加形变量急剧下降；（3）研究了多碰形变的尺度效应，观察到无论零件尺寸大小，形变只在表层及以下约10mm以内发生。在此范围内每层均有自上而下由大变小的轴向变形，并伴有横向镦粗；（3）给出了实验材料亚-超屈服段全程形变阈值曲线；（4）将能量载荷引入本构，在试验材料基础上，初步建立了ε-N-E-σ模型和V-h-E-σ模型。首次将多碰塑变及形变率与层深、冲击次数、碰撞应力、碰撞能量联系起来。本课题深化了对材料动态塑变机理的认识，开启了亚-超屈服动态阈值新的研究方向。为解决金属材料多碰塑变失效问题奠定了理论基础。