在交通工具轻量化以及结构件高强度要求的背景下,变形铝合金得到了广泛的应用。利用有限元数值模拟技术准确预测变形铝合金在热塑性成形过程中的材料流动、流动应力和温度分布以及微观组织演变在学术和工业上都有着重要的意义。本文以两种典型的Al-Mg-si系变形铝合金(6082和6A10)为研究对象,模拟其在多道次热塑性加工过程的材料流动以及微观组织演变,以期为工业生产提供一定的指导作用。　　 由于变形热效应以及试样与周围环境进行热交换的共同影响,单道次轴向热压缩试验过程中试样的温度偏离了初始设定值并处于变化中,为了获得在恒定温度条件下变形的流变应力-应变模型,传统方法是在流变应力建模前对流变应力试验值进行修正,而本文提出了一种无需修正流变应力试验值的建模新方法,首先采用不同方法分别建立材料的初始流变应力模型和稳定流变应力模型:对于初始流变应力模型,采用迭代法计算模型参数值；对于稳定流变应力模型,基于变化温度条件下的稳定流变应力数据,采用最小二乘法拟合模型参数。在此基础上,建立了整个应变范围的流变应力模型。结果表明利用该方法所建立的两种铝合金的流变应力-应变模型可以很好地反映温度变化对流变应力的影响。　　 在双道次轴向热压缩试验的基础上,对于相同试验条件下的变形分别采用机械法测量静态软化分数以及定量金相法测量静态再结晶体积分数,并建立了两者之间的关系。研究表明两种铝合金的静态软化分数与静态再结晶体积分数具有正偏差的非线性关系,并且50％静态再结晶体积分数对应于80％静态软化分数。在此基础上,仅通过机械测量法即可获得两种铝合金的静态再结晶动力学模型,而无需进行大量的金相试验。另外,在双道次轴向热压缩试验以及保温试验的基础上,分别拟合了两种铝合金的静态再结晶晶粒尺寸和晶粒长大模型中的参数。与试验结果比较可知,本文所建立的两种铝合金的静态再结晶动力学、晶粒尺寸和晶粒长大模型是适用的。　　 研究了实现非稳态条件下多道次热塑性成形过程数值模拟的方法,并以商用软件DEFORM为平台建立了Al-Mg-Si系铝合金多道次热塑性成形过程中应力场-温度场-组织演变的耦合分析系统。材料的流变应力-应变模型和静态微观组织演变模型均在稳态试验条件下(温度和应变速率恒定)获得的,而工业生产往往是非稳态条件下(温度和应变速率瞬时变化)进行的,因此模拟中计算了平均Zener-Hollomon参数并采用累积法计算静态微观组织演变模型。另外,在多道次塑性成形工艺模拟中还需要考虑前面道次变形对后面道次变形的影响,这涉及到了残余应变和修正应变,以及平均晶粒尺寸的计算。在此基础上,对DEFORM软件进行二次开发,将本文所建立的材料模型和提出的模拟方法嵌入到DEFORM软件的计算引擎中,从而实现了Al-Mg-Si系铝合金多道次热塑性成形过程的多物理场模拟。　　 利用本文所建立的多物理场耦合分析系统对6A10铝合金非稳态条件下的多道次轴向热压缩过程进行了二维模拟和分析。通过数值模拟结果与试验结果的比较,最终确定模拟方案中采用在时间域上计算平均Zener-Hollomon参数值的方法以及在计算残余应变时考虑前面所有道次变形的综合影响,同时验证了本文所建立的多物理场祸合分析系统的正确性。另外,研究了变形参数变化对于模拟预测结果的影响,结果表明:初始温度对于试样静态再结晶体积分数和平均晶粒尺寸的影响最大；各道次应变量对于砧子载荷的影响最大；摩擦因子对于试样静态再结晶体积分数和平均晶粒尺寸的影响均为最小；砧子压下速度对变形储存能的影响小于初始温度和各道次应变量。　　 在以上分析的基础上,将本文所建立的多物理场耦合分析系统应用于6082铝合金汽车用后上控制臂多道次热锻过程的三维模拟中。分析了锻造过程中的材料流动和模具载荷变化,以及工件等效应变、残余应变、温度、静态再结晶体积分数和平均晶粒尺寸分布,模拟结果表明:预锻过程应当增加定位装置以改善工件质量的稳定性；材料的利用率有待提高；锻造工艺使工件的平均晶粒尺寸得到了明显的细化。模拟结果与试制件的测量结果相吻合,说明所建立的Al-Mg-Si系铝合金多道次热塑性成形过程应力场-温度场-组织演变祸合分析系统适用于复杂零件热锻过程的数值模拟,可以为工业生产中的工艺设计和优化提供理论指导,并可将本文建立材料模型和实现模拟的方法推广至其它变形铝合金。