圆柱体单轴压缩实验是压力加工中获取金属材料在不同变形温度、不同变形速率和不同变形程度下变形抗力的有效途径,是一项重要的物理模拟手段。但是,由于工具与工件之间外摩擦的存在、试样高径比的不同,使得圆柱体试样在压缩过程中的变形存在一定的不均匀性,即形变后试样会出现鼓形,这对试样金相观测点的选择和测试应力-应变曲线的真实性会带来较大的影响。基于有限元法的数值仿真技术不仅可以对金属材料实际的塑性加工过程进行动态仿真,而且可以提供整个变形过程中金属材料的变形状态(如应变、应力、应变速率)和工具受力情况,有利于更好地分析圆柱体试样压缩过程所存在的上述实际问题,将过去热压缩变形的不均匀性的定性分析转化为定量分析,对指导物理模拟实验和实际生产过程具有重要的意义。本文采用刚塑性有限元法基于DEFORM大型有限元模拟软件对圆柱体试样的单轴压缩过程进行数值模拟与分析,确立了压缩试样的最佳金相观测点、减小不均匀变形的最佳高径比、有利于真实应力-应变曲线测试的圆柱体压缩实验方法,并回归了凸度和真实应力计算模型。具体内容如下:(1)基于直径为8 mm的圆柱体试样,采用二维有限元法对单轴压缩过程进行数值模拟。分析了非均匀变形条件下能够反映试样真实应力-应变曲线下组织特征的典型单元,单元所处位置为最佳金相观测点;分析了高径比对圆柱体试样变形均匀性的影响,确定了有利于圆柱体试样均匀变形的最佳高径比;回归圆柱体试样单轴压缩过程反映应变、摩擦系数影响的凸度计算模型。(2)采用三维有限元法对圆柱体压缩过程进行数值仿真分析,确定利用Gleeble系列热/力模拟试验机进行圆柱体压缩曲线测试时,使用实验方法为单锤头进给压缩和径向应变测试。在圆柱体单轴压缩曲线径向应变测试法下,建立基于应力-应变曲线测试数据的真实应力计算模型。