镁合金具有密度低、比强度和比刚度高等诸多优点,在交通运输车辆、航空航天、通讯和电子等领域具有广泛的应用前景。轧制广泛用于制备大尺寸的镁合金板材,但普通轧制存在生产效率低、成本相对较高等问题。针对普通轧制存在的问题,国内外学者提出一种高效短流程制备细晶镁合金的方法—高应变速率轧制。高应变速率轧制可实现单道次大塑性变形,显著提升了镁合金轧制过程的效率,但其仍存在边裂和各向异性等问题。本文构建AZ31镁合金高应变速率轧制宏微观模型,展开宏微观仿真,研究了组织对边裂的影响,揭示边裂形成机理,分析高应变速率轧制组织与性能的关系。论文得到的主要结论如下:（1）构建宏观有限元模型和微观再结晶模型,并将宏观有限元历史加载、微观再结晶模型耦合元胞自动机（Cellular Automata:CA）展开高应变速率轧制的宏微观模拟,准确模拟高应变速率轧制板材的宏观损伤分布、宏观边部和心部的等效应力差异和微观动态再结晶过程。利用宏微观相结合的多尺度模拟结果指导高应变速率轧制过程。（2）在高应变速率轧制过程中,由于轧板受到温升和应变速率综合因素的影响,轧制板材的晶粒尺寸变化存在波动;随着平均应变速率的增加,再结晶更加完全。高应变率轧制织构弱于典型的传统轧制织构。温度为400℃、平均应变速率10s^-1、15s^-1、20s^-1和29s^-1轧制板材的基面的最大极密度值分别为8.04、12.94、7.60和8.75。（3）轧板边裂随着平均应变速率的增加受到了抑制,其原因为:随着平均应变速率增加,再结晶过程趋于完全,裂纹扩展的能量被消耗,抑制裂纹扩展;随着平均应变速率增加,轧板边部和心部的等效应力差值减小。在高应变速率轧制时,尖锐裂纹尖端发射位错,位错加速了亚晶的形成,小角度亚晶转变为具有大角度晶界的再结晶晶粒,导致裂纹尖端晶粒细化以及裂纹钝化。在钝化裂纹边缘附近,晶界尤其是三晶交界处应力集中,导致孔洞形核,孔洞的合并和长大形成裂纹,裂纹进一步扩展,最终连接到钝化裂纹尖端边缘,导致钝化裂纹二次开裂。（4）当高应变速率轧制镁合金微观组织中,存在沿着轧制方向拉长晶粒,导致明显的各向异性。通过400℃下的高应变速率轧制的板材,其屈服强度变化趋势与二阶锥面滑移的临界剪切应力（CRSS,Critical Resolved Shear Stress）和平均斯密特因子（m）的比值CRSS/m变化趋势相同,可知屈服强度的各向异性主要由二阶锥面滑移的（CRSS/m）比值决定;抗拉强度的各向异性与c轴朝向轧向（Rolling Direction,RD）的倾斜角相关,轧向（RD）和横向方向（Transverse Direction,TD）的抗拉强度之差随倾斜角的增加而增加。（5）高应变速率轧制板材断口存在大量的韧窝和撕裂棱,其断裂方式以韧性断裂为主。轧板的杯突值受到组织均匀程度的影响,组织均匀则杯突值高,但平均应变速率为10s^-1时,板材的杯突值异常,与剪切带的形成有关。