镁合金作为最轻的金属结构材料,因其轻质、高比强/比刚度、良好的生物相容性、电磁屏蔽特性以及高阻尼特性而倍受关注,现已广泛地应用在航空航天、汽车制造、生物医学工程、体育器材等众多领域。镁合金在实际服役过程中会不可避免地承受复杂循环载荷作用,全面揭示其循环变形特征以及由此引起的疲劳失效行为是提高镁合金服役可靠性和寿命评价能力的基础,因此,非常有必要对镁合金材料在不同加载条件下的循环变形行为及变形机制进行深入而系统的研究。然而,已有研究主要关注镁合金的单轴循环变形行为,对非比例多轴循环变形行为研究较少,同时较少有关于温度变化对于镁合金循环变形行为影响的报道。因此,有必要对应用较为广泛的挤压AZ31镁合金开展不同温度下的单轴和多轴循环变形实验,揭示其棘轮行为对加载路径、加载水平和环境温度的依赖性,进而建立考虑多种塑性变形机制协同作用的晶体塑性本构模型。因此,本论文针对挤压AZ31镁合金不同温度下的单轴和多轴棘轮行为,开展了系统的实验和理论研究,取得了以下几方面的创新成果:1)通过挤压AZ31镁合金不同加载路径、加载水平和环境温度下的单轴和非比例多轴循环变形实验,探究了温度和加载路径对镁合金棘轮行为的影响,揭示了不同塑性变形机制主导下的棘轮行为演化特征,为后续本构模型的构建提供了重要的实验基础。2)在小变形晶体塑性理论框架下,分别考虑镁合金中的位错滑移、孪生和解孪变形机制对塑性变形的贡献,构建了合理描述镁合金单轴棘轮行为及其温度依赖性的晶体塑性本构模型。在新构建的晶体塑性本构模型中,针对位错滑移采用了经典的Armstrong-Frederick随动硬化模型,而对于孪生和解孪变形,提出一种新的非线性随动硬化准则;同时,通过各向同性硬化来描述多种塑性变形机制之间的相互作用;进一步,通过引入温度相关的材料参数和考虑温度变化对随动硬化和各向同性硬化的影响,合理反映了镁合金单轴棘轮行为的温度依赖性。通过与实验结果的对比,验证了建立的晶体塑性本构模型对挤压AZ31镁合金室、高温单轴棘轮行为的预测能力。3)在大变形晶体塑性理论框架下,引入反映非比例多轴加载路径对材料棘轮行为影响的附加动态恢复项,修正了Armstrong-Frederick随动硬化模型,同时,构建了大变形弹-粘塑性自洽均匀化方法,建立了合理描述镁合金多轴棘轮行为及其温度依赖性的晶体塑性本构模型。通过与实验结果的对比,验证了建立的多轴本构模型对挤压AZ31镁合金室、高温多轴棘轮行为的预测能力。