本文以新型的亚稳定β型钛合金—Ti-15-3合金作为研究对象,综合运用现代塑性加工学、金属学、现代数学、人工智能以及计算机科学等多种现代科学技术,对其在热镦粗变形及固溶处理后的显微组织演变进行计算机模拟和可视化显示,这对于制定其合理的热变形工艺,保证产品的质量和提高使用性能具有重要的理论意义和实用价值.为了提高组织模拟的精度,在模拟软件系统中必须包含有精确的显微组织的预测模型.为此,在热模拟压缩试验和定量金相法获得的实验数据的基础上,首次采用三层向后传播的人工神经网络的方法建立了形变显微组织的晶粒轴比、固溶再结晶显微组织的再结晶晶粒密度和再结晶晶粒尺寸的预测模型.神经网络的预测值与实测值吻合较好,说明采用人工神经网络的方法能够比较精确地预测显微组织随变形程度、变形速率和变形温度的变化而变化的情况.这不仅为提高组织模拟的精度创造了前提,也为制定其合理的热成形工艺提供了理论依据,具有较高的应用和推广价值.本文对热塑性变形显微组织演变的模拟中的一些关键技术问题进行了详细的研究,对新旧网格系统间场变量信息的传递、再结晶组织的显示等进行了有效的处理.针对有限元数值模拟结果,提出了基于计算单元节点场变量梯度的细划方法,在此基础上实现了较为精确快速的云图绘制.基于晶粒形核与生长的物理机制,建立了异质瞬时形核模型和晶粒随机生长模型,在此基础上,本文首次将物理模拟与数值模拟、确定性模拟与随机性模拟进行有机结合,采用将热力耦合刚粘塑性有限元模型与显微组织的神经网络预测模型及其演变的计算机模拟模型相结合的方法,开发了一个相应的组织模拟软件系统,对热镦粗变形中及固溶处理后变形试件内显微组织参数的宏观分布及形变组织和再结晶组织的形貌进行了计算机模拟和可视化显示.模拟结果与试验结果的比较表明,模拟获得的统计等效组织模型不丢失再结晶晶粒分布、晶粒度等主要特征,与实际的金相组织非常接近.由此证明,本文的正常晶粒生长过程的蒙特卡罗模拟、热力耦合有限元分析、显微组织参数的神经网络预测、显微组织演变的模拟模型以及采用物理模拟与数值模拟、确定性模拟与随机性模拟相结合的方法开发的热塑性变形显微组织演变的模拟和可视化系统是可靠的,可以被用来代替预测其显微组织情况的试验,这对于优化工艺过程、控制产品的质量和指导生产具有重要意义.