物理模拟塑性成形过程的方法与应用

金属的塑性成形过程十分复杂，为了验证理论结果、制定合理的加工工艺、开发新工艺并选择加工设备，需要通过物理模拟和计算机数值模拟研究塑性变形过程中各因素对金属变形流动的影响规律。

物理模拟是指通过研究模型在与原型尽可能相似的条件下（尺寸比例、材料、物理性能及边界条件）发生的变形，来推断原型在相应条件下的变形；数值模拟是指将变形材料及与变形过程有关的温度及力学特性等以数学模型表示，借助于计算机模拟变形过程任一瞬间状态的应力应变及温度分布。物理模拟和计算机数值模拟，两者可以互相佐证和补充^[15-17]。

对于物理模拟，除了尺寸较小的工件可用实物原型进行外，通常需要采用与原型具有相似性的模型。模型与原型的相似，主要包括几何相似、时间相似、运动相似、动力相似和应力场相似等。当实物尺寸很大时，应选用比实物小若干倍的模型；当实物尺寸很小时，须选用比实物大若干倍的模型。所选用的模型与实物的相似性，通常通过相似理论来判断。相似理论包含三个相似定理，分别为：

相似第一定理：两个相似现象中，同类物理量成常数比，该比值称相似系数，各相似系数的关系方程与各物理量关系方程相同。利用相似第一定理判别是否相似的方法，称为方程分析法；(www.xing528.com)

相似第二定理：表示一现象各物理量之间的关系方程式，都可转换成量纲为一的方程，量纲为一的方程的各项即是相似判据。利用相似第二定理判别是否相似的方法，称为量纲分析法；

相似第三定理：在物理方程相同的情况下，若两现象的单值条件相似，则这两现象必定相似。该定理是相似的充分条件。这些单值条件包括：几何、时间、物理参数、运动、动力以及应力场、温度场、速度场和压力场等场量的相似。