有限元数值模拟技术在塑性加工中的应用

锻造成形是现代制造业中重要的加工方法之一，其质量是直接影响装备的运行可靠性，还一直是交通、航空、航天、兵器等工业重要的基础。大锻件生产前期投入大，一旦产品报废，所造成的损失巨大，工艺人员在制定新工艺时无法根据经验确定是否合理，只能凭经验采用试错法，采用大量的实验方法研究，带来经济上和时间上的损失。随着计算机技术的飞速发展，计算机技术不仅改变了我们的生活方式，而且也促进了数值模拟技术的进步。下图是以有限元模拟技术为指导的锻造工艺研发流程图。

在塑性成形加工工艺过程中，利用有限元数值模拟的优化和控制产品质量对加工过程具有决定性的意义，特别是对热塑性成形的研究中，重点是对锻造过程中工件内部微观组织的变化进行控制，还有对力学性能的预测与控制。国际上早在20世纪50年代末60年代初九投入了大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析软件，促进了有限元数值模拟技术在金属塑性成形过程中的应用:1967年，Prigogine提出了耗散结构理论;1984年，Prasad又提出了材料动态模型法，可以通过该方法确定在保证锻件组织性能稳定的情况下得出一致的锻造热力参数范围;之后，Yada.H等人建立了碳锰低碳钢环轧过程中的晶粒尺寸分布的数学模型;   Kopp.R和Karnhausen.K等人在1985年将显微组织演化模型引入到非稳态锻造过程中，建立了低碳钢二维敦粗过程中晶粒尺寸和再结晶体积百分比的经验公式。从20世纪80年达开始，国内的研究人员对塑性成形问题进行了模拟，也取得了一批丰硕的科研成果。

目前，诞生了一批有限元仿真软件，最具代表性的软件有:锻造:DEFORM ,AUTFORGE,  SUPERFORGE;铸造:PROCAST, MAGMA,  SIMULOR,  SOLDIA,SOLSTAR;冲压:ANSYS, DYNA3D, PAM-STAMP;焊接:SYSWELD、ABAQUS等。这些软件为企业缩短产品设计、制造周期、降低成本及提高竞争力，带来了可观的经济效益。

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