本申请提供一种多向变形联合热处理的多道次耦合模型的建模方法，包括以下步骤：建立金属材料在每个多向变形处理道次中的本构模型；建立金属材料在每个退火处理道次中的静态软化模型；根据所述本构模型和所述静态软化模型建立多向变形联合热处理的多道次耦合模型；对金属材料交替进行多个多向变形处理道次和多个退火处理道次的实验，根据得到的实验数据优化所述多道次耦合模型。使用本申请提供的建模方法建立的多向变形联合热处理的多道次耦合模型，能够更加精确地描述金属材料在交替进行的多向变形处理和热处理过程之间变形行为与微观组织演化的相互作用，并对多道次多向变形联合热处理过程中的流动应力和微观组织演化进行准确的预测。