镁合金作为最轻质的结构材料,已经广泛应用于通讯、运输及航天航空等工业领域。这些构件常处于变幅载荷、非对称循环应力或应变服役条件,因此除了要有较高比强度、比刚度,还要求其抗循环应变能力强。构件的棘轮行为是其循环塑性变形积累的表征,对棘轮行为的研究可以有效地防止构件由于过大的塑性变形而导致尺寸失效甚至破坏。本文通过单向热轧获得AZ31镁合金板材,研究不同压下率、不同取样角度对镁合金微观组织、力学性能、棘轮行为规律的影响。并建立了基于Voronoi图的多晶体模型,数值模拟其棘轮行为规律及微观组织变化。结果表明：1)轧制过后AZ31镁合金出现孪晶,压下率越大,孪晶越多,晶粒尺寸越小；随着压下率的增大,强度增高,延伸率降低,各向异性明显；取样角度为900时的强度较高,0°时延伸率较差。2)轧制AZ31镁合金的棘轮行为规律与挤压态类似,存在循环硬化特性,增大平均应力和幅值应力都会使得棘轮应变增大,平均应力决定了棘轮应变的水平,幅值应力决定变形量的范围,并且峰值应力是棘轮行为开动的动力。3)压下率越大,轧制镁合金硬化能力越强；45°取样时,轧制镁合金的抗棘轮应变性能最好。棘轮应变由压下率和取样角度共同决定,当压下率为45%时,取样角度为0°,试样过早断裂。4)多晶体模型中平均相对晶粒尺寸与晶粒数目成负指数关系。棘轮行为数值模拟的结果与实际试验吻合较好。多晶体的应力应变分布与外应力的大小及内部晶粒取向有关。