连续挤压包覆（conclad）过程的数值模拟

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1、第一章绪论1．1引言目前，以微电子技术、通信技术、自动化技术、人工智能和新材料，特别是计算机技术为核心的新一代科技的迅速发展，在加：I一领域所产生的强大渗透和辐射效应，正在使加【业的面貌发生翻天覆地的变化。加[业是重要的基础产业，它一方面直接创造价值，成为社会财富的主要创造者和国民经济收入的十要来源；另一方面，为国民经济各个部门，包括国防和科学技术的进步提供先进的手段和装备。它既是一个十分古老的重要生产部门，又是一个非常年轻的基础产业。历史的实践一再证明：制造的发展是一个技术进步的过程，也是一个生产模式不

2、断革新、管理水甲以及认识水平不断提高的过程。本世纪加工技术的发展充分显示科学技术进步在加工技术体系中的重要作用。目前，先进如II技术存4￡统加工技术的基础上，越来越多地利用计算机技术、使加工技术焕发出新的活力：以系统论、信息论和控制论为核心的系统科学的思想和方法，不断融入加工过程的各个环节，并贯穿于整个加工系统，产生出新的设计、加工和管理的概念和哲理；加工系统正向大系统、大学科方向发展，形成对加工过程中人、物质流、能量流、信息流和知识流等方面构成的加工系统的更为完整和全面的认识，产生了加工系统的信息加丁观

3、；计算机技术、微电子技术的发展使得用较以往更短的时问收集、存储、处理、交换和保真传递大量加T数据和信息的能力人大加强，从而加速了用计算机系统对复杂加工问题和情b6进行信息处理和高效管理；加【：机理(加工工艺理论)的研究正在借助于计算机科学、『tl了科学为基础的现代实验、测试、监控、数据处理等科技于段同益精确化和学科综合化，H益依赖于现代数学、物理、化学、的最新成果进行建模、仿真，以揭示其本质及其规律。总之，先进加_

4、：技术的研究与发展将更加依赖与数学、物理、化学、电了科学、计算机科学以及，卜命科学、社会科

5、学等诸多学科的基本理论和最新成果。加1：业正在建立自己的科学臻砌——加工科学，正在由门经验和技艺上升为-f1集高新科技，主要以计算机为核心的科学，为史深层次地理解，描述其成形规律丌辟更加有效的途径。余属塑性成形技术在加工、世起着举足轻重的作用，一直为广大科技工作者所关注，同时也足个理沦一附．和艾r仃性很强的研究领域。会属塑性成形理论，就其内容来分，有金属变形的物理基础，物理化学原理和数学力学分析方法和实验方法，求解塑性成形过程的力能参数，变形参数以及jfj件中应力、应变、温度的分布和金属流动规律等。而这一

6、系列的理论问题『F是金属塑性成形工艺的制订、模具设计，产品质量的控制与提高的重要基础。近年来，随着计算机科学的飞速进步，尤其是汁算机技术，图形学同塑性力学，塑性成形工艺学的交叉与结合，开创了金属塑性成形工艺及模具计算机辅助设计／仿真／N造／』程(ComputeffidedDesign／simulation／Manuracture／Engineering—CAD／CAS／CAM／CAE)新领域，从而更新了人们对金属塑成形过程的传统认识，其中成形过程的仿真技术(Sjmulationorformingproce

7、ss)正是当今囡际上塑性成形工艺及模具设计的前沿课题之一，所谓过程仿真就是对塑性成形过程中金属的流动过程进行追踪描述，并通过计算机图形系统演示成形过程，以揭示金属的真实流动规律利研究各种因素对金属变形行为的作IL

8、j与影响，并给出变形体住成形过程中各种力学场量的分布，而这技术的核心便是成形过程的数值模拟(humericalsimulation0fformingprocess)。随着计算机硬件的高速更新，数值分析方法已在各类工程问题的模拟中发挥越来越重要的作用和显示出了良好的应用前景““。，目前，广泛应用于

9、塑性成形过程的数值模拟方法1：耍有：有限尢浊(FEM：finiteelementmethod)，上限单元技术(UBET：upperbounde】emellttechni【J【Je)，和边界元法(BEM：boundaryeJementmethod)“’“，其中有限元法由于刈变形过程物理特性的真实包容和能够更全面的考虑各种边，初值条件的影响，对复杂边界有较高的拟合精度，可通过一次模拟求出全部物理量。而且有限元法’”T以在假设条件最少f内情况下，给卅详尽的变彤力学信息。而日现在有限元理论已经高度的形式化、系统化

10、，是目的最适合用来进行塑性成形问题数值模拟的方法。【：】_J于影响金属塑性成形过程的凶素比较复杂，数学力学的理论分析需要考虑很多的问题，尤其是塑性成形这类大变形的问题，存在着几何非线性和物理非线性两个数学处理上的网难。使得传统的解析分析方法如：丰应力法、J!=‘限法、渭‘移线场法、流函数法、希尔(Hnl)法以及均匀变形能量法j1，必须经过大量的假设与简化，即回避这些难点，才能处理型一r{：成形问题，Iml#L，传统的解析方法扯