数值模拟技术及其在金属塑性成形中的应用
9 金属塑性成形有限元软件应用介绍
金属塑性成形原理
进行单元分析时，需要把单元内的任一点的位移分量表示成坐标 的某种函数，该函数称为位移函数。
多项式形式的位移函数应用最为广泛。多项式的次数越高，计算结 果越精确。在实际中，取有限次多项式来获得近似解。
位移函数的次数对计算精度的影响
金属塑性成形原理
位移函数的多项式形式： 实际工程应用中，插值函数多项式一般取1~3次。
金属塑性成形原理
第九章 金属塑性成形有限元软件应用
内容提纲
一、有限元基本原理简介 二、 Ansys软件简介 三、Abaqus软件简介 四、Deform-3D软件简介 五、Dynaform软件简介
金属塑性成形原理
金属塑性成形原理
第一节 有限元基本原理简介
有限元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法。由 于采用类型广泛的边界条件，对工件的几何形状几乎没有什么限制和求解 精度高而得到广泛的应用。有限元法在40年代提出，通过不断完善，从 起源于结构理论、发展到连续体力学场问题，从静力分析到动力问题、稳 定问题和波动问题。随着计算机技术的发展与应用，为解决工程技术问题， 提供了极大的方便。
➢几何对称的变形体，利用其对称性，只选择对称部分进行网格划分。
金属塑性成形原理
二、位移函数的选择 ✓结构离散化后，要对单元进行力学特性分析。 ✓单元分析是有限元计算的核心，其任务是建立单元的结点力与结点 位移之间的关系，即建立单元的刚度矩阵。 ✓由弹性或塑性力学方程分析应力与应变，建立结点位移和内部应力 的关系，现借助虚功方程，导出单元结点力与结点位移的关系。
针对该问题研究者们提出了几种不同的处理方法， 典型的有拉格朗日（Lagrange）乘子法，罚函数法。
金属塑性成形原理
有限元模拟在金属塑性成形中的应用
! " " " # " 上海交通大学 摘要 关键词 翟福宝 林新波 张质良 夏萼辉 本文系统介绍了有限元法的发展现状和关键技术， 结合实例说明了有限元模拟技术在 有限元 金属塑性成形 模拟
塑性成形领域的具体应用， 并对其存在的问题和发展方向提出了自己的见解。 分类号 % & # " ’ ! # $ % & ’ $ ( )( *+ ,$ . / # & ’ $ ( ) $ ). 0 ’ & # * ( 1 . $ ) " " 2 ， ， ， $ )7 $ ) 5 (3 4 & ) 4 $ # $ & ) $ &, 4 / $ 3 4 & $ + / 5 & (6 23 27 ： ! 5 ’ 1 & % ’% ( ) * + , , ) . / ) 0 ) 1 2 4 ) . 5 6 . + 7 . 6 2 7 /8 ) . ) * ( 6 + ) 2 ; < = >( 7 5 ? ) ) 6 . , 2 / + * ) / * 2 4 @ 3 9 : ? 6 ) /A 6 . (3 , 7 * . 6 * 7 1 ) B 7 4 1 ) 5 2 ;4 ) . 7 1 ; 2 , 4 6 , 2 * ) 5 5 7 5A ) 1 1 7 5 7 ? , 6 ) ; * 2 4 4 ) . 2 ) B 6 5 . 6 , 2 ? 1 ) 4 5 3 C3 C3 7 / ; + . + , ) . ) / ) * D 9 ： ， 8 0 : ( 1 ; < =， > ) . 7 1 ; 2 , 4 6 E 6 4 + 1 7 . 6 2 C 9 < 引言 金属塑性加工的变形过程是一个非常复杂的弹 塑性大变形过程。这时既有材料非线性， 又有几何 非线性， 再加上复杂的边界接触条件的非线性， 这些 因素使其变形机理非常复杂， 难以用准确的数学关 系式来进行描述。 随着金属塑性成形技术的日益发展， 人们对其 在成形过程中的变形规律、 变形力学的分析越来越 重视。有限元法作为一种有效的数值计算方法已经 被广泛应用于金属成形过程的数值模拟方面。 = 有限元模拟在塑性成形领域的应用 = D < 关键技术综述 金属成形过程的有限元数值模拟被用于求解金 属变形过程的应力、 应变、 温度等的分布规律， 进行 模具受力分析， 及预测金属的成形缺陷。根据金属 材料的本构方程的不同， 可将其分为两大类。
数值模拟技术在金属成形过程中的应用
现代制 造业 的高速 发展对 塑性成 形 工艺 在精 度
方面也 提出 了更 高 的要 求． 了 防止 缺 陷的产生 ， 为 以
厂联 合组 成的板 材 成形 数 值 模拟 攻 关 小 组 ， 经
力 的 目的 ．
［ 关键 词 ］数值 模 拟 ； 属 成 形 ； 限元 法 金 有
［ 圈分 类 号 ］ＴＨ１ ４ 中 ６ ［ 献 标 识 码］Ａ 文
金属 成形技术 是现代 化制 造业 中金属加 工 的重 要方 法之 一． 是金 属材 料 在模 具 和 锻压 设 备 作用 它 下发 生变形 ， 获得所 需 的形 状 、 寸和性 能 的制 件 的 尺
［ 章 编 号 ］１ ０ － ４８ ｆ０ ７ ０—０ ４０ 文 ０ ３ ６ ４ ２ ０ ）４０ ６—３
数 值 模 拟技 术 在金 属 成 形 过程 中的应 用
陈 昆 ，陈定 方 ，张 博 ，陈 沛
（ 汉 理 工 大 学 智 能制 造 与 控 制 研 究所 ， 北 武 汉 ４０ ６ ） 武 湖 ３ ０ ３
２ ０世 纪 ８ 年 代开始 这方 面 的研 究 ， 自主 开发 ， ０ 或 或
现 明显 的缺陷 如起 皱 、 裂 、 破 颈缩 等 ， 需要 修 改 模 则
具 或 重 新 设 计 模 具 ， 而 前 期 花 费 和 时 间投 入 很 大 ， 因
与企 业联 合 ， 开展 了一 些工作 ． 吉林 大学 的胡平 教授
形速 度 的大小 、 具 的 形状 、 属 的 化学 成 分 、 织 模 金 组
近 年来 国 内外 也 开 始 了对 这 方 面 的计 算 机 仿 真 ， 得 了一定 的成绩 ， 取 比如金 属板 件 冲压 过程 的数 ・ 值模 拟 、 曲面零件 冲压成 型 等．
【精品】有限元数值模拟在锻造中的应用
有限元数值模拟在锻造中的应用有限元数值模拟技术在金属塑性成形工艺中的应用田菁菁（河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003）摘要：金属塑性成形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程，有限元法是用于金属成形过程模拟中一种有效的数值计算方法。
本文详细介绍了弹塑性、刚塑性、粘塑性3种有限元法，系统地讨论了有限元模拟中的关键技术，即几何模型的建立、单元类型的选择、网格的划分与重划分、接触和摩擦问题等技术，并结合实例说明了三维有限元模拟在金属塑性成形领域中的具体应用。
最后，基于现存问题提出了自己的见解。
关键词：计算机应用；有限元法；综述；塑性加工1引言金属塑性成形过程是一个复杂的弹塑性大变形过程，影响因素众多，如模具形状、毛坯形状、材料性能、温度及工艺参数等，该过程涉及到几何非线性、材料非线性、边界条件非线性等一系列难题。
金属塑性成形工艺传统的研究方法主要采用“经验法”，这种基于经验的设计方法往往经历反复修正的过程，从而造成了大量的人力、物力及时间浪费。
21世纪的塑性加工产品向着轻量化、高强度、高精度、低消耗的方向发展。
塑性精密成形技术对于提高产品精度、缩短产品交货期、减少或免除切削加工、降低成本、节省原材料、降低能耗，当前的生产的发展，除了要求锻件具有较高的精度外，更迫切地是要解决复杂形状地成形问题，同时还要不断提高锻件地质量、减少原料的消耗、提高模具寿命，促使降低锻件成本、提高产品的竞争能力。
2有限元模拟在塑性成形领域的应用用于金属塑性成形过程数值模拟的有限元法根据本构方程的不同可以分为弹塑性有限元法、刚塑性有限元法和粘塑性有限元法，其中，刚塑性有限元法和弹塑性有限元法的应用比粘塑性有限元法更广泛。
2．1刚塑性有限元法刚塑性有限元法是1973年由小林史郎和C．H．李提出的。
由于金属塑性成形过程中大多数塑性变形量很大，相对来说弹性变形量很小，可以忽略，因此简化了有限元列式和计算过程。
刚塑性有限元法的理论基础是MarkOV变分原理，其表述是在所有满足运动学允许的速度场中，真实解使得以下泛函取极值：式中：为等效应力；为等效应变速率；为力面上给定的面力；为速度已知面上给定的速度；V为变形体的体积；S为表面积。
塑性成形过程的数值模拟
实验报告塑性成型过程的数值模拟班级：机自07姓名：欧阳罗辉学号：100111702012年12月一、实验目的：通过本实验的教学，使学生基本掌握有限元技术在板料塑性成形领域的应用情况，拓宽学生的知识面，开阔视野，使学生对塑性成形过程的数值模拟技术有深刻的理解，预测板料弯曲成形的性能。
二、教学基本要求：学会使用Dynaform数值模拟软件进行板料弯曲成形过程的仿真模拟，对模拟结果具有一定的分析和处理能力。
三、实验内容提要：掌握前处理的关键参数设置，如零件定义、网格划分、模型检查、工具定义、坯料定义、工具定位和移动、工具动画、运行分析。
了解后处理模块对模拟结果的分析，如读入d3plot 文件、动画显示变形和生成动画文件、成形极限图分析、坯料厚度变化分析等。
四、软件操作过程:1.导入压边圈、板料、下模板、上模板图形文件点击File —Import，出现Import File 对话框，找到“ L型弯曲零件图”选中binder.igs,点击Import，如此，依次导入四个模型文件，最后点击“确定”确认四个模型导入后，结果如图Fite- Parts- Pre§)rocE3B DFE 単E5eiLp SCF Toob Qplxxt UUM IH Yew Analyss FtosIProceH Het□fea 呦越超曲.i 制倒翅制则④朋叫面h 1回哦间谢佃创初斜划’•2. 重命名文件点击PartLEdit ，出现Edit Part 对话框，这里便要依次更改文件名。
cOOIvOOO 1 ”，在上面的 Name 对话框中输入 binder ,然后点击 Modify ，以此类推输入 banker 、die 、punch 。
Edit Part3. 对各图形文件划分有限元网格1. Binder 零件网格划分rshrtik rNEfmairHfldtnrFilCakw首先选用红色文件名“ rjgmeID ColorDeletePROCESSING OEPENDENT RECORDS 13PHOCES3r4G IM3EPEf<DENT RECORDS F Lfifrs P Suriacrs-匸Tfl/DYWAFDRnpimchigslSMPaHTED 引□点击 □图标，出现 Part Turn 。
金属板材塑性成形的极限分析
金属板材塑性成形的极限分析一、金属板材塑性成形的基本概念与重要性金属板材塑性成形是一种利用金属材料的塑性变形能力，通过外力作用使其发生形状变化的加工技术。
这种技术广泛应用于汽车、航空航天、家电制造等多个领域，对于提高材料利用率、降低成本、提升产品性能具有重要意义。
1.1 金属板材塑性成形的基本定义塑性成形是指在一定的温度和压力条件下，金属板材在塑性状态下发生形变，最终形成所需形状和尺寸的过程。
这一过程涉及到材料的力学行为、变形机理以及加工工艺等多个方面。
1.2 金属板材塑性成形的重要性金属板材塑性成形技术是现代制造业的基石之一。
它不仅能够提高材料的成形精度和生产效率，还能有效降低生产成本，满足现代工业对高性能、轻量化产品的需求。
二、金属板材塑性成形的关键技术与工艺金属板材塑性成形包含多种关键技术与工艺，这些技术与工艺直接影响成形质量、生产效率和成本。
2.1 金属板材的塑性变形机理金属板材的塑性变形机理是塑性成形的基础。
它涉及到材料内部的微观结构变化，如位错运动、晶粒变形等。
了解这些机理有助于优化成形工艺，提高成形质量。
2.2 塑性成形的主要工艺方法塑性成形的主要工艺方法包括轧制、拉伸、冲压、弯曲等。
每种方法都有其特定的应用场景和优势，选择合适的工艺方法对于保证成形效果至关重要。
2.3 塑性成形过程中的缺陷控制在塑性成形过程中，可能会出现裂纹、起皱、回弹等缺陷。
有效的缺陷控制技术可以显著提高成形件的质量和可靠性。
2.4 塑性成形工艺的数值模拟随着计算机技术的发展，数值模拟已成为塑性成形工艺设计的重要工具。
通过模拟可以预测成形过程中的应力、应变分布，优化工艺参数。
三、金属板材塑性成形的极限分析与应用极限分析是研究金属板材在塑性成形过程中达到极限状态的条件和行为，对于提高成形工艺的安全性和可靠性具有重要意义。
3.1 极限分析的理论基础极限分析的理论基础包括材料力学、塑性力学和断裂力学等。
这些理论为分析金属板材在成形过程中的应力、应变状态提供了科学依据。
数值模拟在冲压过程中的应用
数值模拟在冲压过程中的应用对材料加工进行成型是在重工业领域中的重要手段之一。
随着社会日新月异的发展和人们对生产生活要求的全面提高，塑性加工也不断发展。
在塑性加工过程中充分利用计算机的快速、精确计算等优点已得到广泛的应用。
利用计算机的数值模拟制造已成为了新研究方法，可以对产品性能、质量进行分析，降低消耗和成本，提高产品开发效率如汽车外形、冲压模具、坯料，揭示各种成型规律并且进行优化工艺过程预报组织性能。
塑性成型的数值模拟方法主要有三种：上限法、边界元法和有限元法。
上限法主要用于分析较为简单的准稳态变形问题，边界元法主要用于模具设计分析和温度计算，而有限元法（FEM）主要用于大变形的体积成形和板料成型，变形过程呈现非稳态，材料的几何形状、边界、材料的性质等都会发生很大的变化。
有限元法将具有无限个自由度的连续体看成只具有有限个自由度的单元集合体。
单元之间只在指定节点处相互铰接，并在节点处引入等效相互作用以代替单元之间的实际相互作用。
对每个单元选择一个函数来近似描述其物理量，并依据一定的原理建立各物理量之间的关系。
最后将各个单元建立起来的关系式加以集成，就可得到一个与有限个离散点相关的总体方程，由此求得各个离散点上的未知量，得到整个问题的解。
它对问题的性质、物体的形状和材料的性质几乎没有特殊的要求，只要能构成与有限个离散点相关的总体方程就可以按照有限元的方法求解。
有限元法能考虑多种外界因素对变形的影响，如温度、摩擦、工具形状、材料性质不均匀等。
除边界条件和材料的热力学模型外，有限元的求解精度从理论上看一般只取决于有限元网格的疏密。
利用有限元进行数值分析可以获得成形过程多方面的信息，如成形力、应力分布、应变分布、变形速率、温度分布和金属的流动方向等[1]。
金属板料冲压成形是金属材料塑性成形的一种重要方法。
有限元法在板料成形领域的应用始于20世纪70年代，自此，在这一领域的研究逐渐发展起来[2]。
在机械制造业中有着广泛的应用，例如：汽车的车身、底盘、油箱、散热器片、锅炉的汽包、电动机等都是采用了板料冲压工艺加工成形。
金属材料成型工艺中的数值模拟方法与分析
金属材料成型工艺中的数值模拟方法与分析金属材料的成型工艺在制造业中具有重要的地位，它能够将金属材料通过塑性变形、热压等方式加工成所需的形状和尺寸。
然而，传统的试验方法对于成型工艺的研究和优化存在时间长、成本高、试错率高等问题，因此，数值模拟方法成为了预测和分析金属材料成型工艺的重要手段。
数值模拟方法在金属材料成型工艺中的应用主要包括有限元方法、计算流体力学方法和细观模拟方法等。
其中，有限元方法是最常用的一种数值模拟方法。
有限元方法通过将材料划分成很多个小单元，通过求解场方程和边界条件，可以获得材料的应力、应变、温度等信息。
有限元方法适用于各种类型的金属材料成型工艺，例如拉伸、压缩、弯曲、挤压等。
通过有限元模拟，可以预测金属材料在不同载荷下的变形情况、应力分布和应力集中等。
计算流体力学方法在金属材料成型工艺中的应用相对较少，主要用于模拟金属的液态成型过程，例如压铸、浇铸等。
计算流体力学方法通过求解连续介质的流体动力学方程，可以获得金属液态成型过程中的流动状态、温度分布和应力情况。
这对于优化金属液态成型工艺的参数和工艺条件具有重要的指导意义。
细观模拟方法是一种基于金属材料微观结构的数值模拟方法。
通过对金属材料微观结构的建模和仿真，可以预测金属材料在成型过程中的细观组织演化、相变行为和力学性能等。
细观模拟方法在金属材料成型工艺中的应用越来越广泛，可以用于研究金属材料的晶粒长大、析出相的形成和变化、位错运动等过程，以及金属材料在成型过程中的塑性行为和损伤行为等。
数值模拟方法在金属材料成型工艺中的应用有以下几个优点。
首先，数值模拟方法可以提供一种经济高效的预测和分析手段。
通过数值模拟，可以在工艺实施前对成型工艺进行优化，减少试错次数和成本。
其次，数值模拟方法可以提供一种可重复性强的研究手段。
通过改变模拟条件和参数，可以对成型工艺进行多种不同的预测和分析，帮助研究人员深入了解金属材料的成型机理和行为。
最后，数值模拟方法可以提供一种非常准确的预测和分析结果。
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《材加专业前沿讲座》前沿调研报告数值模拟技术及其在金属塑性成形中的应用学院：机械工程学院班级：xxxxx姓名：南京小诸葛学号：xxxxx目录一、摘要 (1)二、正文 (1)2.1数值模拟技术 (1)2.1.1数值模拟技术简介 (1)2.1.2数值模拟技术的优势 (1)2.1.3有限元法发展历史 (2)2.1.4有限元法的发展现状 (2)2.1.5有限元法在机械中的应用 (2)2.2数值模拟技术在金属塑性成形中的应用 (2)2.3数值模拟技术的应用举例 (3)三、参考文献 (4)一、摘要在本次材加专业学科前沿体验课金淼老师关于数值模拟技术及其在金属塑形成型中的应用，我学到了很多先进前沿的知识。
数值模拟技术是一项新型的求解数学模型的方法，尤其是数值法中的有限元法，在机械行业运用广泛，在金属塑性成形过程中更是有着很大的实用价值，是一项值得我们认真研究的科学处理方法。
关键字：数值模拟塑性成形有限元法二、正文在材加专业学科前沿体验课中，我们都听了很多老师在不同方面的专业知识的讲座，但让我留下最深印象的就是金淼老师讲授的“数值模拟技术及其在金属塑性成形中的应用”的讲座。
数值模拟技术是一种新型的模拟分析的技术，在现实生产应用十分广泛，对我们专业的未来生产生活中的应用也是颇有价值，所以我对数值模拟技术做了下面的前沿调研报告。
该调研报告分为三个部分来讲：首先讲什么是数值模拟技术，然后讲数值模拟技术在金属塑性成形中的应用，最后会列举一个数值模拟技术实际生产中的例子。
2.1数值模拟技术2.1.1数值模拟技术简介求解数学模型通常有两种方法：一种是解析法，它通过严格的数学推导求出问题的精确解，或称解析解；另一种是数值法，它通过一定的算法和程序，利用计算机计算出问题的近似解，又称数值解。
常见的数值法有差分法，变分法和有限元法等。
我们接下来主要讲解集成差分法和变分法二者数值模拟优点的有限元法。
有限元法是求解各种复杂数理方程的一种数值计算方法，是弹性/塑性理论、计算数学、计算机软硬件有机结合在一起的一种数值分析技术，是解决工程实际问题的一种有力的数值计算工具。
2.1.2数值模拟技术的优势近年来，在计算机技术和数值分析方法的支持下，数值模拟技术在国防、航空航天、交通运输、电力、机械、工程建筑等领域得到了广泛的应用，从结构合理性设计到结构承载能力和工件寿命预测、从结构的稳定性到工件开裂预测等，各个领域都渗透者数值模拟技术的身影。
例如，分析叶片成形过程，研究其缺陷产生原因，以期为实际锻造过程作知道，有效地改进叶片成型质量；模拟不同形状工件、不同变形条件下缺陷产生的过程，以便能更好地了解缺陷的成因及改进措施等。
数值模拟以其低成本、高价值的优势成为越来越普通的工程计算和科学研究的手段，被越来越多的科研人员所接受和使用。
因此，数值模拟技术也是降低制造成本、缩短研发周期、搞笑而实用地预测研究缺陷的方法和手段。
数值模拟技术已从一个单纯的分析工具转变为一种设计手段，成为快速发展的一个相对独立的科学领域，在理论和应用方面都具有学科的特色。
其优势主要体现在：①有效缩短新产品的开发研究周期，大幅度降低产品研发成本；②以精确的分析结果为知道，制造出高质量的产品；③快速进行方案设计和改进，增加产品和工程的可靠性；④精确预测产品性能；⑤实现优化设计，降低材料的消耗和成本；⑥预先发现产品制造或工程设施中可能潜在的问题，减少经济损失和时间消耗；⑦进行试过分析，查找事故发生的可能原因；⑧对实验方案进行仿真，选择最优方案及参数，同时缩短实验时间，减小财力消耗等。
2.1.3有限元法的发展历史1956年美国科学家Turner,Clough等人在分析飞机结构时，将刚架位移法推广到弹性力学平面问题，第一次给出用三角形单元求平面应力问题的正确解答。
1960年Clough进一步处理了平面问题，并第一次提出“有限单元法”的名称，并取得了一系列成果。
60-70年代，有限元的巨大成就引起了数学界的注意，对于有限元离散化误差，收敛性，稳定性等方面的研究巩固了有限元的数学基础。
70年代有限元发展异常迅速，从“位移法”开始已经发展成内容十分广泛的计算力学学科，仅分析方法而论，可分为：位移元，杂交元，混合元，边界元，样条元和半解析法等；就分析对象而言，已由固体力学分析，发展为流体，传导，塑性，粘弹性等，近年来，每年发表有关有限元的论文数以千计。
2.1.4有限元法的应用现状由于该法具有灵活、快速和有效的特点，使得其发展非常迅速，很快成为许多科学技术领域和实际工程问题中广泛应用的方法。
应用领域涉及机械制造、材料加工、航空航天、土木建筑、电子电器、国防军工、船舶、铁道、汽车、石油以及生物工程等等任何涉及场的问题。
目前，国际上有90％的机械产品和装备都要采用有限元方法进行分析，进而进行设计修改和优化。
实际上有限元分析已成为替代大量实物实验的数值化“虚拟试验”，基于该方法的大量计算分析与典型的验证性试验相结合可以做到高效率和低成本。
2.1.5有限元法在机械中的应用（1）静力学分析，即求解所受的外载荷不随时间变化或随时间变化缓慢的机械系统平衡问题；（2）模态分析，即求解关于系统的某种特征值或稳定值的问题；振动领域（3）瞬态动力学分析，即求解所受的外载荷随时间变化的动力学响应问题；（4）非结构力学分析，主要有机械系统的热传导（温度场）、噪声分析与控制以及结构、热、噪声等多场耦合分析；在机械结构分析的软件方面，最早的是美国国家宇航局（NASA）在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的NASTRAN有限元分析系统，该系统发展到现在已有几十个版本。
此外比较知名的有限元软件包括德国ASKA、英国PAFEC、法国SYSTUS、FORGE,美国ABAQUS、ADINA、ANSYS、COSMOS、MARC、DEFORM。
2.2数值模拟技术在金属塑性成形中的应用金属塑性加工成型是现代制造业中金属加工的重要方法之一，金属塑性加工的变形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程。
这时既有材料非线性，又有几何非线性,再加上复杂的边界接触条件的非线性，这些因素使其变形机理非常复杂，难以用准确的数学关系式来进行描述。
随着金属塑性成形技术的日益发展，人们对其在成形过程中的变形规律、变形力学的分析越来越重视。
数值模拟已经被广泛应用于金属成形过程。
产品质量的提高与成型过程的控制息息相关，二者也是塑性成形领域一直关注和面临的难题。
在生产过程中，由于工艺设计不合理常常会产生各种缺陷。
金属塑性成形过程中的缺陷主要分为表面缺陷和内部缺陷两大类，常见的有表面折叠、起皱、缩孔、裂纹、填充不足、外部开裂和内部开裂等。
缺陷的存在会严重影响到制件的后续加工和使用质量，甚至导致产品的报废、从而造成巨大的经济损失。
因此，通过数值模拟技术进行缺陷预测以制定缺陷防止措施，可节省大量人力、物力和财力，从而降低成本、缩短研发周围，对工业生产具有重要价值。
近年来，研究预测金属塑性成形过程缺陷的方法很多，主要有主应力法、上限法和有限元数值模拟方法。
主应力法和上限法需要进行大量的人工计算，而且无法考虑应力—应变历史。
有限元数值模拟方法克服了以上2中方法的缺点，可直观地从模拟结果看出产品表面缺陷，也可根据应力、应变和密度等场量的变化历史来分析产品内部和表面缺陷，是目前应用最广泛的一种缺陷预测方法。
2.3数值模拟技术的应用举例薄板冲压数值模拟技术在汽车覆盖件制造中的应用汽车覆盖件是汽车产品最重要的组成部件之一，一般是通过大型模具采用冲压工艺加工制造而成。
车身覆盖件要求表面平滑，不允许有皱纹、划伤、拉毛等表面缺陷，要求具有足够的刚性和尺寸稳定性。
这些都与加工过程中的板壳力学问题息息相关，而成形过程中的力学问题非常复杂，只有采用数值技术才能使问题得到简化。
汽车覆盖件成形加工生产目前主要依靠传统经验设计来制定冲压工艺、开发相关模具，具有相当大的随意性和不确定性。
然而板料成形的力学过程及成形影响因素非常复杂，是一个集几何非线性、材料非线性、接触非线性于一体的强非线性问题，用传统的解析方法很难求解。
塑性成形理论经过100多年的发展，已相当成熟。
随着计算机应用技术的普及，板料塑性成形过程用有限元方法进行数值模拟已成为一项有效解决该问题的高新技术。
汽车覆盖件包括覆盖汽车发动机、底盘、构成驾驶室及车身的所有厚度3mm 以下的薄钢板冲压而成的表面和内部零件，其重量占到汽车用钢材总量的50%以上。
汽车覆盖件具有材料薄、形状复杂、多为复杂的空间曲面、结构尺寸大和表面质量高等特点。
在冲压时毛坯的变形情况复杂，故不能按一般拉伸件那样用拉伸系数来判断和计算它的拉伸次数和拉伸可能性，且需要的拉延力和压料力都较大，各工序的模具依赖性大，模具的调整工作量也大。
汽车覆盖件成形过程中板料上的应力应变分布情况非常复杂，成形质量影响因素较多。
从变形方式看，板料的成形是拉延、翻边、胀形、弯曲等多种变形方式的组合过程。
对一个给定的零件来说，一套合理的模具和工艺方案的确定，不仅要靠实践经验和理论计算，还往往离不开反复地试模和修模。
因此汽车覆盖件模具设计的主要任务就是要解决好冲压过程中板料不同部位之间材料的协调变形问题，既要避免局部区域过分变薄甚至拉裂，又要避免起皱或在零件上留下滑移线，还要将零件的回弹量控制在允许的范围内。
目前，板料冲压过程的计算机分析与仿真技术（非线性有限元分析技术）已能在工程实际中帮助解决传统方法难以解决的模具设计和冲压工艺设计难题，如计算金属的流动、应力应变、板厚、模具受力、残余应力等，预测可能的缺陷及失效形式，如起皱、破裂、回弹等。
在汽车覆盖件的设计中采用数值模拟技术能从设计阶段准确预测各种工艺参数对成形过程的影响，进而优化工艺参数和模具结构，缩短模具的设计制造周期，降低产品生产成本，提高模具和冲压件产品品质。
三、参考文献[1]朱艳春，曾卫东，冯菲，孙宇，周义刚.[期刊论文]数值模拟技术及其在塑性成形缺陷预测中的作用.2010.12。