第1章　绪论

1.1　材料成形数值模拟的基本概念

以液态铸造成形、固态塑性成形和连接成形以及黏流态注射成形等为代表的材料加工工程是现代制造业的重要组成部分，材料加工不仅赋予成品件或半成品件几何形状，而且还决定其组织结构与使用性能。

材料成形数值模拟是计算机辅助工程分析（CAE）技术在材料成形领域的具体应用，其基本含义是指：将一个成形过程（或过程的某一方面）定义为由一组控制方程加上边界条件构成的定解问题，利用合适的数值方法求解该定解问题，从而获得对成形过程的定量认识。或者简而言之，材料成形数值模拟是指在计算机系统平台上利用数值方法仿真（虚拟）材料的成形过程（或过程的某一方面）。材料成形数值模拟的目的是帮助人们认识与掌握材料特性、成形方案、工艺参数、产品形状、模面结构、浇注系统、工装夹具、载荷输入等内外因素对材料成形质量和工模具寿命的影响；同时，为缩短成形制品与成形模具的开发周期、减少物理试模次数、优化现场成形工艺、选用成形设备、控制产品质量、降低生产成本，提供定量或定性数据支持。

材料成形数值模拟涉及工程力学、流体力学、物理化学、冶金学、材料学、材料成形原理、材料成形工艺、应用数学、计算数学，以及图形学、电磁学、软件工程和计算机技术等诸多相关学科，是多学科知识及技术的交叉与融合。当然，对于不同的材料成形领域（铸造、锻压、焊接、注射等）所涉及的学科种类会有所不同。

广泛的学科理论、合理的数学模型（数理方程）、高效的计算方法、准确的材料参数、严格的边界定义、可靠的检测手段、必要的物理实验，以及坚实的专业知识、丰富的现场经验和成熟的CAE系统是确保数值模拟技术在材料成形领域成功应用的关键。