磁脉冲成形作为一种高能率高速动态成形工艺,相较于传统准静态冲压成形具有成形时间短、成形力量大等特点,能显著提高难成形材料的成形性能、抑制起皱和减小工件回弹,且绿色环保,显示出了极大的应用价值。以有限元方法为核心的数值模拟技术是塑性加工工艺设计中不可或缺的技术手段,然而基于非结构网格的三角形/四面体低阶单元计算精度低,基于结构网格的四边形/六面体则前处理困难、计算成本高、抗畸变能力差。因此,建立高效、高精度的磁脉冲成形数值计算方法对完善磁脉冲成形工艺,推动磁脉冲技术工业化进程具有重大意义。基于此,本文从新型数值算法出发,剖析磁脉冲成形工艺特点,围绕磁脉冲成形过程中的电磁-结构耦合场问题展开数值模拟关键理论与方法研究,致力于形成一套针对磁脉冲成形工艺的高效高精度数值建模理论。具体工作为:1.建立薄板冲压成形中的新型三角形壳元基于Mindlin-Reissne中厚板理论,利用假设应变场思想,以三角形单元中心点为参考点建立单元剪切变形模式,获取板壳单元剪切项表达式,成功抑制了薄板壳的剪切自锁问题,并推导了针对薄板冲压成形过程的显式计算基本列式,引入多种材料本构模型,实现了薄板冲压成形高效稳定模拟。2.建立基于非结构网格的高精度电磁场计算单元立足于非结构网格在复杂几何域离散中的优势,采用梯度光滑技术将跨单元尺度场域变量梯度进行光滑处理,提出了针对电磁场问题的基于边的梯度光滑有限元方法,其保留了线性插值所带来的低阶特性,为提高计算效率提供了一个先决条件,将其应用于电涡流问题分析中,能显著提高低阶单元在电磁场问题中的计算精度,是一类高效高精度的电磁场计算方法。3.提出基于非结构网格的磁脉冲成形建模方法从磁脉冲成形物理本质出发,将其考虑为电磁场与结构场相互耦合的过程,分别建立电涡流分析和动态大变形分析控制方程,推导了在基于边的梯度光滑有限元方法框架下的求解格式,以迭代耦合的方式考虑耦合场之间的相互作用,并引入网格随移与网格重划分算法对空气域网格进行更新,实现对耦合场问题解耦求解,提出了一套基于非结构网格的磁脉冲成形建模理论,通过磁脉冲管件胀形、缩径和平板件自由胀形等计算实例验证了其可行性,实现了对磁脉冲成形过程的高精度模拟。4.提出基于实体-壳交互映射理论的磁脉冲成形建模方法以提高磁脉冲成形计算效率为出发点,考虑影响磁脉冲成形计算效率的因素,针对轴对称问题,提出使用轴对称薄壳进行动态大变形分析。针对三维问题,提出使用三角形壳元进行动态大变形分析,并提出一种基于区域梯度光滑的扁平型三棱柱单元以匹配三角形壳元几何拓扑结构。通过抽取中面和沿节点法向拉伸的方式实现壳元与实体单元之间的相互转换,并完成电磁场与结构场之间的数据交互。将其应用于磁脉冲成形实际计算过程中,在保证计算精度的前提下,大幅度提高了计算效率,形成了一套高效高精度的磁脉冲成形建模理论。考虑磁脉冲辅助冲压成形技术特点,将其视为准静态-高速动态加载过程,包含准静态冲压预成形和高速磁脉冲成形两个过程,基于实体-壳交互映射理论,将三角形壳元应用于冲压成形分析与磁脉冲成形中的动态大变形分析中,将三棱柱单元用于薄板件离散以匹配三角形壳元,实现了磁脉冲辅助冲压成形高效计算。5.提出基于相场断裂模型的成形件破裂预测方法以探索相场断裂模型在成形件破裂预测中的可行性为目标,首先,提出了用于非协调网格的多边形光滑有限元方法,使用非协调网格进行局部加密以满足相场模型网格尺寸要求,以脆性材料断裂计算实例验证了此方法的可行性与有效性。随后,将相场断裂模型以用户材料子程序（UMAT）和用户单元子程序（UEL）的方式嵌入ABAQUS非线性计算软件中,实现了弹塑性材料的断裂预测。最后,将相场断裂模型引入动态大变形分析中,提出显-隐式相结合的计算方式,实现了考虑裂纹缺陷的显式动态大变形分析和相场演化的隐式求解。并将其应用于薄板件成形过程的成形件破裂预测中,拓展了相场断裂模型的实际工程应用场景。