筒节零件尺寸巨大,主要应用在高温、腐蚀和高压的环境中,故对其产品质量性能要求非常高,目前轧制成形的方法已成为筒节零件成形制造的主要发展趋势之一。轧制成形过程是一个多场、多因素耦合复杂物理过程,最终的组织形态在很大程度上决定了产品的综合性能,直接影响筒节的成形质量。本文采用实验与有限元模拟相结合的方法,对筒节轧制成形过程中的变形行为和微观组织演变规律进行系统分析研究,主要研究内容包括:(1)考虑筒节轧制变形区中的搓轧剪切区,设计了不同尺寸的普通圆柱试件和SCS压剪试件,通过高温压缩实验对比研究了两种试件在不同变形条件下的塑性变形特性,分析了剪切效应的影响,并建立了相应的变形抗力模型;建立了筒节轧制过程有限元模型,对比分析了剪切效应对筒节轧制力的影响情况;(2)对实验后的两种试件进行了组织状态的研究。研究了在相同的变形条件下宏观热力参数对试件动态再结晶的影响,建立了两种试件的动态再结晶动力学模型;基于实验结果合理预测了两种试件的部分晶粒尺寸,建立了两种试件的动态再结晶晶粒尺寸数学模型;(3)基于ABAQUS有限元软件,采用Python语言平台开发出适用于研究微观组织演变的程序,与有限元模型耦合形成热-力-组织的宏微观模型。利用高温压缩实验和筒节轧制过程的有限元模型验证了宏微观模型的可行性;(4)基于验证了的宏微观耦合模型,系统的分析了筒节轧制成形过程中的微观组织演变特征。根据是否考虑剪切效应,具体从筒节轧制过程的轴向、环向和径向路径进行了动态再结晶分布和平均晶粒尺寸的研究。