第1章　緒論

1.1　材料成形數(shù)值模擬的基本概念

以液態(tài)鑄造成形、固態(tài)塑性成形和連接成形以及黏流態(tài)注射成形等為代表的材料加工工程是現(xiàn)代制造業(yè)的重要組成部分，材料加工不僅賦予成品件或半成品件幾何形狀，而且還決定其組織結(jié)構(gòu)與使用性能。

材料成形數(shù)值模擬是計算機輔助工程分析（CAE）技術(shù)在材料成形領(lǐng)域的具體應(yīng)用，其基本含義是指：將一個成形過程（或過程的某一方面）定義為由一組控制方程加上邊界條件構(gòu)成的定解問題，利用合適的數(shù)值方法求解該定解問題，從而獲得對成形過程的定量認(rèn)識。或者簡而言之，材料成形數(shù)值模擬是指在計算機系統(tǒng)平臺上利用數(shù)值方法仿真（虛擬）材料的成形過程（或過程的某一方面）。材料成形數(shù)值模擬的目的是幫助人們認(rèn)識與掌握材料特性、成形方案、工藝參數(shù)、產(chǎn)品形狀、模面結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、工裝夾具、載荷輸入等內(nèi)外因素對材料成形質(zhì)量和工模具壽命的影響；同時，為縮短成形制品與成形模具的開發(fā)周期、減少物理試模次數(shù)、優(yōu)化現(xiàn)場成形工藝、選用成形設(shè)備、控制產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，提供定量或定性數(shù)據(jù)支持。

材料成形數(shù)值模擬涉及工程力學(xué)、流體力學(xué)、物理化學(xué)、冶金學(xué)、材料學(xué)、材料成形原理、材料成形工藝、應(yīng)用數(shù)學(xué)、計算數(shù)學(xué)，以及圖形學(xué)、電磁學(xué)、軟件工程和計算機技術(shù)等諸多相關(guān)學(xué)科，是多學(xué)科知識及技術(shù)的交叉與融合。當(dāng)然，對于不同的材料成形領(lǐng)域（鑄造、鍛壓、焊接、注射等）所涉及的學(xué)科種類會有所不同。

廣泛的學(xué)科理論、合理的數(shù)學(xué)模型（數(shù)理方程）、高效的計算方法、準(zhǔn)確的材料參數(shù)、嚴(yán)格的邊界定義、可靠的檢測手段、必要的物理實驗，以及堅實的專業(yè)知識、豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗和成熟的CAE系統(tǒng)是確保數(shù)值模擬技術(shù)在材料成形領(lǐng)域成功應(yīng)用的關(guān)鍵。