金属塑性变形有限元模拟的现状近年来，随着体积成形工艺的飞速发展，以及计算机技术和有限元技术的不断完善和发展，有限元数值模拟技术在金属体积成形中的应用范围也越来越广，出现了一些新的现状，主要表现在如下几个方面:67178

1  有限元模拟面向更多的加工工艺

在现代工艺中，为了提高工件的性能、节约材料、改善产品形状等，需要对产品的工艺进行改进（如多向锻造、冲压等）或大量使用高难度的加工工艺（如滚压、挤压等）。

2008年孙家军[2]将大变形弹塑性有限元引入单轴柔性滚弯系统，利用高级非线性有限元软件MSC.marc，建立了单轴柔性滚弯U 型截面型材成形及回弹过程的三维有限元模型，得到了影响工件回弹后曲率半径的主要因素，同时从模拟结果还分析了型材滚弯过程中引起的起皱和截面畸变与型材结构和滚轮径向进给量之间的关系。2009年杨阳[3]利用有限元法对板带冷轧成形过程进行了仿真，研究和分析了影响板带质量的因素，并进行轧制工艺参数优化,考察了轧制速度、张力控制及摩擦情况对高精度轧制的影响通过对结果论文网，确定了最佳轧制参数组合，并考察了试验中各因素波动对试验结果的影响力大小及如何减小试验误差。2012年董菲菲[4]在对薄壁管材的薄壁钢圆管绕弯成形工艺开发应用中使用了有限元模拟软件HyperMesh和LS-DYNA，得到其材料成形工艺、边界条件等参数对绕弯后管材的失稳起皱、截面畸变和壁厚减薄的影响规律。J.H. Yoon[5]对超塑性吹塑四板成形(图1.1)使用了有限元模拟，描述了生产时的压力影响，为实际生产提供了理论支持。

图1.1  超塑性吹塑四板成形[5]

2  有限元模拟应用于更多的材料

随着社会的的发展，科技的进步，原来的材料已经不能满足人类的生活需求，因此，许多新型材料快速发展，各国学者在新型材料的有限元研究取得了很多优异的成果。模拟金属塑性变形时，根据所采用的材料的本构方程的不同，有限元法相应地分为三种类型：刚塑性有限元法、弹塑性有限元法和粘塑性有限元法[6]。

2007年方晓强[7]等运用有限元方法对 Ti-6Al-4V钛合金等温等通道转角挤压过程进行了模拟，获得了摩擦因子、挤压角、过渡角等挤压参数对材料变形区的应变分布和挤压载荷的影响规律。2008年王平等[8]采用刚粘塑性有限元法对优质合金钢传动轴万向节叉精密成形过程进行了数值模拟分析, 得出了成形过程中的挤压力、速度、应力、应变及温度场的变化规律, 较好地预测了成形过程中可能产生的缺陷，有助于对传动轴万向节叉成形工艺及模具结构进行优化设计。Dong Wang[9]等使用有限元模拟软件DEFORM 3D研究Zr-Cu-Ni-Al金属玻璃的微型齿轮成形实验结果与实际相符。

3  有限元模拟适应更复杂的形状和尺寸

随着成形工艺的发展，体积成形已经可以满足大、微型工件需求，促进了机翼、铁轨、风力发电、微齿轮的高速发展。在大锻件生产中,中心压实法（JTS法）是压实大锻件中心缺陷的一种有效方法，2007年廖培根[10]等利用刚塑性有限元分析和热力藕合模型模拟在内外具有较高温度梯度情况下的锻件应力应变场,分析了温度梯度对锻件内部应力应变的影响规律。2008年张士宏[11]等使用有限元软件Dynaform对汽车覆盖件成形拉深筋进行有限元模拟，得出真实拉深筋模型更适合复杂冲压件的结论。2010年崔振山[12]等运用计算机模拟技术对大锻件控性锻造过程进行了研究，模拟出动态再结晶的晶粒尺寸和完成分数。2010年赵健等[13]将刚塑性有限元法运用在桥梁钢热压缩过程中动态再结晶的实验研究中，在其基础上，考虑变形过程中动态再结晶的影响，对HPS485wf钢的热变形及其组织演化过程进行模拟，并与热模拟实验结果进行对比，验证模拟结果的准确性。