实时、准确地模拟材料变形过程中的相关场变量信息是快捷、高效生产出优质成形件的必要保证,也是实现材料成形与控制一体化技术的基本前提。而目前国内外在此方面的研究多集中于有限元数值分析方法,由于有限元方法在本质上不具有实时性,所以在材料成形过程的快速实时建模、成形工艺设计与智能控制一体化等方面一直没有突破性的进展,这使得工艺设计与生产过程控制始终没能很好地结合起來,因此难变形材料的成形与加工始终是材料加工领域的一大难题。 针对上述问题,基于电场模拟理论,依据能量最小原理和最小阻力原理,并参考有限元方法、滑移线方法等其他相关方法提出了一种基于类等势场的材料成形坯料反推新方法,并进一步将电场模拟方法推广至材料成形的正向模拟,同时尝试着建立一种快速描述体积成形过程的数值分析模型,初步实现了简单成形工艺的快速实时描述。 主要成果和新见解如下: 1.基于对模拟方法的分析与理论推导,论证了应用电场模拟方法对材料成形过程进行模拟的可能性与可行性。 2.依据电场模拟的一般规律,提出了一种基于等势场的材料成形坯料反推新方法——类等势场反推法。并分别以冲压成形的胀形工艺、缩口工艺和体积成形中的典型盘件成形过程为例,对该方法进行了详细的阐述。结果表明,该方法思路可行、结果可靠.与传统方法相比,具有计算速度快、可靠性高、易于实现等特点。 3.依据相似模拟理论,将电场模拟方法进一步推广至材料成形的正向模拟过程,以镦粗成形工艺为例,尝试着建立了一种能够快速模拟材料成形过程的数值分析模型,通过与有限元方法的对比表明:该方法计算过程简单,易于实现,结果可靠、方法有效。