大量生产实践表明，金属的塑性变形行为与其体积（尺寸）有关。例如，变形体体积增大时，由于内部组织不均匀程度以及可能的缺陷增加，塑性变形时易出现裂纹；同时，由于相对表面积减小，外摩擦引起的三向压应力状态就较弱，导致塑性降低。但现有研究（包括材料性能测试的标准实验）大都在特定的尺寸范围对材料塑性变形进行研究，较少或没有考虑体积效应的影响。为此，本文主要以热压缩实验为基础，以期从宏观和微观的多尺度分析体积效应以及热加工参数对AZ31热塑性变形的影响。热压缩实验的试样尺寸为Φ6mm、Φ10mm、Φ14mm。根据真应力-真应变曲线，建立变参数Arrhenius流变应力模型，基于动态材料模型（DMM）构建加工图，利用元胞自动机模拟不同体积AZ31试样晶粒长大过程。主要结论如下：①流变应力曲线显示AZ31对变形温度、应变速率的敏感性；硬化率曲线能够直观的反映内部组织演化规律；AZ31变参数Arrhenius双曲正弦流变应力模型能够准确的预测流变应力值；②分析Φ10mm试样在不同应变条件下加工图，发现加工图轮廓不随应变的改变而改变，表明AZ31是对应变不敏感材料；根据加工图可以确定AZ31流变失稳区和最优加工区；③不同尺寸试样的流变应力曲线表明：峰值应力随着试样直径的增大而增加；尺寸Φ14mm试样曲线变化有别于其他尺寸，随着变形温度的增加，流变应力曲线最后趋于平衡；不同尺寸试样加工图表明：流变失稳区分布不同，且随着尺寸减小流变失稳区扩大；Φ6mm试样在高温压缩后，试样侧面出现裂纹；④模拟分析体积效应对变形体内部应力、应变分布影响很大；变形体直径小于20mm，性能参数随着变形体尺寸的改变变化较大；变形体直径大于50mm，性能参数受尺寸因素的影响较小，相似变形体在相同的变形条件下发生塑性变形时，体积效应对性能参数的影响规律是相似的；⑤利用元胞自动机模拟晶粒长大，发现应变量较小时，体积效应不明显；随着应变量的增加，直径尺寸越大追踪点周围晶粒尺寸变化越激烈，表明内部微观组织演变越激烈。