核电大锻件材料在热变形过程中由于局部大变形和高温长时间停留易导致形成织构大晶粒。然而,目前对核电用钢在复杂热变形过程中晶粒形核长大的择优取向和织构大晶粒的形成与演化机理之间的关联机制尚不明确。本课题以316LN不锈钢为研究对象,开发了能描述再结晶有效形核和晶粒拓扑变形机制的多级元胞自动机模型,并将其与晶体塑性模型相结合,构建并验证了能够考虑初始晶体学信息和晶粒内位错密度分布梯度的晶体塑性—多级元胞自动机模型。在此基础上,按照基于“择优长大”理论制定的有形成再结晶织构趋势的再结晶织构演变元胞状态的转变规则,进行了再结晶织构演变的模拟研究。为深入研究再结晶织构及与之相关的织构大晶粒的演化机理服务。本文的主要结论如下:（1）通过将多级元胞空间的概念引入到传统的元胞自动机模拟框架内,制定了再结晶中的元胞状态转变规则及不同级元胞空间之间的数据传递规则,首次建立了用于模拟动态再结晶的多级元胞自动机模型。所建立的多级元胞自动机模型包括了多级再结晶形核模块和全场多级晶粒拓扑变形模块。所建立的多级元胞自动机模型不仅更符合再结晶形核的物理机制,而且可以更接近真实的变形过程。此外,该模型可以保证高的晶粒拓扑映射精度,解决现有元胞自动机模型中晶界面积“丢失”的问题。（2）对316LN不锈钢进行了热压缩实验及微观观测实验,并将所开发的多级元胞自动机模型应用于316LN钢动态再结晶过程的数值模拟。通过模拟结果与实验结果的比较,证明了开发的多级元胞自动机模型可以准确地描述316LN材料的动态再结晶行为,并且模拟结果的准确性要高于现有的元胞自动机模型。此外,还讨论了多级元胞自动机模型中晶界映射应变增量及全场多级晶粒拓扑变形模块中的级数对模拟结果的影响规律。结果表明,多级元胞自动机模型中的离散元胞空间面积（即晶粒拓扑映射精度）随级数的增加而增大,而随离散应变增量的增加而减小。在模拟时可以根据实际需要及需要达到的晶粒拓扑映射精度来选择模拟参数（晶界映射应变增量与级数）。（3）通过微观观测实验测定的初始材料的晶体学信息,构建了基于物理机制的晶体塑性模型。将开发并验证后的多级元胞自动机模型与构建的晶体塑性模型相结合,并制定了考虑新晶核取向与其周围邻近形变晶粒取向的遗传关系的新晶核取向选取规则,构建了能够考虑初始晶体学信息和晶粒内位错密度分布梯度的晶体塑性—多级元胞自动机模型,并通过微观观测实验验证了该模型的有效性。此外,按照基于“择优长大”理论制定的有形成再结晶织构趋势的再结晶织构演变元胞状态的转变规则,采用晶体塑性—多级元胞自动机模型进行了再结晶织构演变的模拟。该项工作不仅可以为深入研究再结晶织构及与之相关的织构大晶粒的演化机理服务,并且可以为确定织构大晶粒的成形极限参数范围提供可靠的数值模拟方法。