轻质镁合金在提高汽车和航空航天工业的能源效率方面具有巨大潜力。然而,由于其固有的密排六方晶格结构,导致镁合金室温成形性能较差,从而限制了其广泛应用。因此,深入理解镁合金在室温下的塑性变形行为及其产生机制对发展高性能镁合金具有重要意义。传统的实验手段周期长、花费大,且对镁合金复杂应力状态下变形机理的研究存在局限性。将晶体塑性理论与有限元软件相结合而产生的晶体塑性有限元法（CPFEM）为镁合金复杂变形行为的研究提供了一种新途径。基于经典的晶体塑性理论,本文建立了考虑镁合金孪生与滑移的率相关晶体塑性模型,结合商业有限元软件ABAQUS,发展了能够模拟镁合金织构演变及复杂孪生行为的全场CPFEM。基于独立发展的CPFEM,系统研究了初始织构对AZ31镁合金板材三点弯曲变形过程中性层偏移、孪晶及应变局域化、孪晶变体选择等问题的影响规律及机理;利用CPFEM进一步对具有复杂微区织构分布特征的AZ31镁合金搅拌摩擦焊（FSW）接头进行了弯曲与横向拉伸变形模拟,揭示了FSW接头在两种变形方式中不均匀变形与断裂行为产生机理。具体研究结论如下:（1）发现镁合金弯曲中性层的偏移对样品初始织构具有很强的依赖性。S0、S45和S90的中性层分别位于样品的外部、中间和内部区域。这是由样品内、外侧塑性变形的不对称性造成,与拉伸孪生活动量的织构相关性有密切关系。中性层偏移对压头位移量（IDt）也很敏感,这是因为孪晶引起的织构变化影响了滑移与孪生的进一步竞争。利用CPFEM成功模拟出镁合金弯曲中性层偏移对初始织构及IDt的敏感性,以及中性层在不同样品中的空间位置分布。（2）利用CPFEM成功模拟出各种初始织构AZ31镁合金样品在弯曲变形初期出现的局域化孪晶带形貌,揭示孪晶带的产生是协调沿最大剪应力方向塑性变形的结果,且其明显程度与样品初始织构强度有密切关系。（3）在弯曲变形后期,S90样品外侧出现大量的{1012}-{1012}二次孪晶,初始孪晶变体主要协调了弯曲方向的压应变,而二次孪晶的启动是为了协调沿宽度方向的压应变;S45样品内、外侧为了协调不同的应变启动了不同的孪晶变体,结合CPFEM模拟和广义Schmid定律可以准确预测S45样品内、外侧孪晶的变体选择。（4）CPFEM成功模拟出镁合金FSW接头在弯曲变形过程中出现的复杂孪生行为、织构演变、凹凸形貌及断裂位置。接头强且复杂的微区织构分布特征及不同变形机制的开动造成各区域沿焊接方向（WD）严重的变形不均匀性,从而导致在横截面上出现的凹凸形貌。接头各区域滑移与孪生活动量的巨大差异导致了局部变形的不协调,最终在最大应变处发生断裂。（5）利用CPFEM成功模拟出镁合金FSW接头横向拉伸过程A、B面搅拌区出现的不同凹凸形貌,揭示搅拌区两侧基面的镜像对称分布和基面滑移的激活是导致接头出现这种特殊“凹凸”形貌的主因。发现搅拌区织构分布的变化会对接头不均匀变形产生显著影响。随着c轴逐渐远离WD-TD平面,A面搅拌区中心的凸出特征先增强,然后逐渐减弱。