镁及镁合金因为其储量丰富、比强度和比刚度高、电磁屏蔽效果好、抗震减震能力强和易于回收再利用等优点,在航空航天、汽车、3C产业以及军工等领域具有广泛的应用前景和巨大的应用潜力。由于镁为密排六方晶体结构,在成形过程中因晶粒的择优取向易形成较强的织构,导致强的各向异性,且室温下塑性变形能力差、高温性能不稳定,大大限制了其实际应用。因此,对镁合金塑性变形机理开展研究,对于提高其塑性成形能力进而扩大其实际应用规模具有重大意义。目前,对于镁合金塑性变形机理的研究,仍主要集中于简单应力状态,但实际成形过程大多是多轴或复合应力状态,用单向力学性能表征实际成形过程中的多向力学行为存在巨大误差。因此,为厘清镁合金复杂应力下的变形机理,本文采用实验和模拟相结合的方式,研究了镁合金薄板在单轴加载和两步加载方式下的变形机理,主要研究内容和结果如下:(1)研究了AZ31镁合金薄板分别沿不同方向单轴加载和变路径两步加载方式下的力学性能和屈服面演化规律。研究发现,在单轴应力状态下,随着拉伸角度增加,镁合金屈服强度和抗拉强度明显增强,呈现强各向异性。沿不同方向进行预拉伸后再进行二次加载,研究发现屈服强度和抗拉强度的变化趋势不同;计算了不同加载方式下初始屈服面和等塑性功面,研究发现,预拉伸变形后AZ31镁合金塑性变形过程中发生了畸变强化。(2)研究了加载路径变化对AZ31镁合金薄板微观组织和织构演化的影响。镁合金板材单轴拉伸应力状态下,孪晶不会启动,(0001)面织构增强。沿不同方向预拉伸后进行二次加载,发现板材内部会有少量孪晶开动,但孪晶不是主要变形机制;同时,不同加载方式的织构变化趋势不同,导致了基面滑移启动数量不同。这是导致变路径加载下流变应力不同的主要原因。(3)基于力学性能研究和晶体塑性理论,通过粘塑性自洽模型对实验结果进行验证。研究表明,模拟结果和实验结果基本吻合,室温下镁合金薄板拉伸变形的主要变形模式是基面滑移和柱面滑移。