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金属塑性成形过程数值模拟2005年5月一、金属塑性成形理论分析方法•金属塑性成形•生产效率高•产品质量稳定•原材料消耗少•有效改善金属的组织和力学性能75％的钢材70％的汽车零部件优点：缺点：•以经验和知识为依据、以“试错”为基本方法•虚拟制造将虚拟制造技术应用于塑性加工全过程，其中的成形过程虚拟仿真（模拟分析）最为重要。对成形过程的虚拟仿真，可以在模具加工之前，检验模具关键工作部分形状和尺寸设计的合理性，分析材料的流动规律，预测是否产生缺陷，此外还可以对其他工艺参数进行优化分析。这样就可以确保工艺、设计和模具制造一次成功，主要问题在设计阶段就完全解决，使塑性加工进入以模型化、最优化、和柔性化为特征的工程科学阶段，提高塑性加工行业的科学化水平。概念：在计算机内构造虚拟的生产系统模型，进行实际生产过程的模拟。•塑性加工工艺特点•加工工艺的多样性•变形行为的复杂性变形机理的复杂性变形金属材料性能的可变性接触界面与摩擦作用锻造冲压轧制挤压拉拔•塑性加工工艺模拟分析方法•解析法主应力法滑移线法上限法•实验/解析法相似理论法视塑性法•数值法有限元法有限差分法边界元法二、塑性加工中的有限元法功能最强、精度最高、解决问题的范围最广•塑性有限元法的分类•刚塑性有限元法•弹塑性有限元法不计弹性变形，采用列维－米席斯（Levy-Mises）方程和米席斯（Mises）区分准则，求解的未知量为节点速度。弹性区采用虎克定律，塑性区采用普朗特－劳斯（Prandtl-Reuss）方程和米席斯（Mises）区分准则，求解的未知量为节点位移。•常用的有限元模拟软件国外：国内：DEFORM、AUTOFORGE、DYNAFORM、ANSYS、ABAQUS、MARCS-FORM、CASFORM、MAFAP