镁及镁合金材料作为一种轻型金属材料,对于车辆、飞机等交通工具的轻量化设计更具吸引力。由于镁合金具有六方密排晶体结构,使得其在室温下的变形能力有限。本文从镁合金细观变形机制引起宏观硬化行为各向异性的特点出发,采用试验观测,理论建模及数值模拟方法,研究了镁合金在不同加载条件下的塑性各向异性行为和织构演化规律。本文主要工作内容如下:1、为了研究镁合金的塑性行为,本文选用AZ31镁合金挤压棒材开展了单轴拉伸、单轴压缩及单轴循环试验以及金相试验,分析了不同加载方式下材料表现出的塑性行为差异。当沿着镁合金棒材的挤压方向进行单轴拉伸时,材料的应力应变曲线呈“上凸”形状,塑性硬化率先逐渐增长然后减小,最后趋于饱和;当沿着镁合金棒材的挤压方向进行单轴压缩时,材料的应力应变曲线呈“S”形,塑性硬化率首先缓慢增长,然后快速增长,最后趋于饱和;当沿着镁合金棒材的挤压方向压缩后反向拉伸时,材料的应力应变曲线也呈现出“S”形。通过观察对比未变形材料和变形后材料的显微组织发现,单轴拉伸和循环加载后材料的组织中几乎没有孪晶,单轴压缩后存在大量孪晶,表明细观变形模式的不同是造成材料宏观塑性行为差异的原因。2、为了建立能够有效描述镁合金复杂塑性行为的宏观本构模型,基于滑移、孪生、去孪生三种细观变形模式的特点,分别建立三种变形模式相应的屈服面半径演化函数,采用Mises屈服准则,发展了一种（融合三种变形的）镁合金宏观塑性本构模型,考虑了晶体取向对材料力学行为的影响,通过为每个单元赋予一个初始取向,将变形模式的发生与晶体取向关联起来;为了描述孪生变形引起的晶格转向,采用Rodrigues旋转公式,提出了一种可用于描述晶粒重新定向的计算方法。在此基础上引入温度相关性,使本构模型能够描述一定温度范围内塑性行为。本文推导了本构模型的隐式积分算法和一致切线刚度矩阵,在此基础上编写了ABAQUS材料用户子程序,实现了本构模型的有限元计算。结合试验数据,采体积代表单元开展了室温下单轴拉伸,单轴压缩、循环拉压加载以及不同温度下的循环加载的数值模拟试验,模拟结果分析表明:本文建立的本构模型能够描述各加载情形下的镁合金宏观硬化行为,并与试验结果基本吻合。3、采用体积代表性单元模拟了初始随机织构的镁合金材料在挤压、轧制成形过程,结果表明:两种情形下都呈现出了变形的不均匀性,织构演化的模拟结果与试验结果基本符合。采用实体轧制模型模拟了镁合金轧制成形过程,分析了应变速率为0.1s^-1时,压下量分别为2%、5%和8%条件下镁合金板材的应力应变分布情况以及织构演化情况,结果表明:压下量为2%时,板材的平均残余应力应变值最小,分别为22.873MPa和1.77×10^-2;压下量为8%时,板材的平均残余应力应变值最大,分别为36.41MPa和8.736×10^-2;综合考虑镁合金室温时的变形能力和轧制成形生产成本,冷轧时选用5%的压下量较为合适。轧制结束后,材料由初始随机织构演化为典型的强基面织构,且随着压下量的增加,基面织构表现的越为强烈。