第1章　緒論

1.1　材料成形數值模擬的基本概念

以液態鑄造成形、固態塑性成形和連接成形以及黏流態注射成形等為代表的材料加工工程是現代制造業的重要組成部分，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構與使用性能。

材料成形數值模擬是計算機輔助工程分析（CAE）技術在材料成形領域的具體應用，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成的定解問題，利用合適的數值方法求解該定解問題，從而獲得對成形過程的定量認識。或者簡而言之，材料成形數值模擬是指在計算機系統平臺上利用數值方法仿真（虛擬）材料的成形過程（或過程的某一方面）。材料成形數值模擬的目的是幫助人們認識與掌握材料特性、成形方案、工藝參數、產品形狀、模面結構、澆注系統、工裝夾具、載荷輸入等內外因素對材料成形質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周期、減少物理試模次數、優化現場成形工藝、選用成形設備、控制產品質量、降低生產成本，提供定量或定性數據支持。

材料成形數值模擬涉及工程力學、流體力學、物理化學、冶金學、材料學、材料成形原理、材料成形工藝、應用數學、計算數學，以及圖形學、電磁學、軟件工程和計算機技術等諸多相關學科，是多學科知識及技術的交叉與融合。當然，對于不同的材料成形領域（鑄造、鍛壓、焊接、注射等）所涉及的學科種類會有所不同。

廣泛的學科理論、合理的數學模型（數理方程）、高效的計算方法、準確的材料參數、嚴格的邊界定義、可靠的檢測手段、必要的物理實驗，以及堅實的專業知識、豐富的現場經驗和成熟的CAE系統是確保數值模擬技術在材料成形領域成功應用的關鍵。