隨著有限元理論的廣泛應(yīng)用和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，運(yùn)用有限元法數(shù)值模擬對(duì)鍛壓成形進(jìn)行分析，在盡可能少或無需物理實(shí)驗(yàn)的情況下，得到成形中的金屬流動(dòng)規(guī)律、應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)等信息，并據(jù)此設(shè)計(jì)成形工藝和模具，成為提高金屬成形效率和生產(chǎn)率的行之有效的手段。由于鍛造成形的制件大多屬于三維非穩(wěn)態(tài)塑性成形過程，在成形過程中，既存在材料非線性和幾何非線性，同時(shí)還存在邊界條件非線性，接觸邊界和摩擦邊界也難于描述，因此變形機(jī)制十分復(fù)雜。應(yīng)用剛粘塑性有限元法進(jìn)行三維有限元法數(shù)值模擬分析是目前公認(rèn)的解決此類問題的最好方法之一。

S.Kobayashi及其合作者先后采用剛(粘)塑性有限元法，用用三維有限元法分析了體和楔形塊體在兩平行平砧間的墩粗問題。J.H.Yoon和D.Yang。采用模塊化的網(wǎng)格重劃方法，用三維剛粘塑性有限元法分析了傘齒輪的模鍛過程。T. Coupez分析了塊狀體在兩平模間三維熱鍛過程，并且用三維有限元法對(duì)小齒輪鍛造進(jìn)行了模擬計(jì)算。Vazquez應(yīng)用三維有限運(yùn)法對(duì)連桿的閉式鍛造進(jìn)行了模擬和優(yōu)化。B.A.Behrens,  J.H.Song, O.Eyercioglu等人在運(yùn)用三維有限元法對(duì)齒輪等鍛件的鍛造過程進(jìn)行分析及改進(jìn)方面做了大量的工作。近年來，國(guó)內(nèi)學(xué)者在該方面也做了一些工作。運(yùn)用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)汽車轉(zhuǎn)向節(jié)成形工藝進(jìn)行了研究，提出一火成形工藝，并物理實(shí)驗(yàn)證實(shí)了工藝方案的可行性。利用三維有限元法對(duì)曲軸的輥鍛制坯過程進(jìn)行了優(yōu)化。采用剛塑性有限元模型對(duì)前軸輥鍛3道次進(jìn)行了有限元模擬，分析了輥鍛過程中坯料的變化規(guī)律、等效應(yīng)力分布及輥鍛力矩的變化規(guī)律。

連桿、前軸、曲軸等都是汽車上重要結(jié)構(gòu)件，對(duì)其機(jī)械性能要求高，而鍛件的綜合性能很大程度上是由鍛件微觀組織決定的，因此預(yù)測(cè)鍛造成形過程中坯料上晶粒尺寸的分布情況，可以在設(shè)計(jì)鍛造工藝時(shí)就考慮到微觀組織的演變情況。

近年來將有限元法與微觀組織模擬相結(jié)合的研究成為熱加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，研究成果層出不窮。首先Sellar和Whiteman,Yada和Senuma,

H. J.McQueen等人建立了微觀組織演變數(shù)學(xué)模型，為以后學(xué)者研究通過有

限元計(jì)算實(shí)現(xiàn)熱變形過程中微觀組織演變的數(shù)值模擬奠定了基礎(chǔ)。Y.S.Na等基于三維有限元模擬分析了鎳基合金718葉片預(yù)鍛和終鍛后的晶粒尺寸和體積分?jǐn)?shù)。N. Bontcheva等使用有限元軟件對(duì)后輪軸法蘭進(jìn)行了兩道次數(shù)值模擬，模擬結(jié)果所得到晶粒尺寸與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。J. T.Yeom運(yùn)用有限元軟件預(yù)測(cè)718合金在拔長(zhǎng)過程中的再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大過程，并通過具體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其預(yù)測(cè)結(jié)果。F. S. Duan同樣運(yùn)用數(shù)值模擬的方法研究了不同的鍛造參數(shù)對(duì)大型鍛件鍛造后晶粒大小及微觀組織均勻性的影響。H.S.Jeong等人利用有限元分析軟件對(duì)柴油機(jī)高溫排氣閥鍛件進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了鍛件晶粒度分布預(yù)報(bào)圖，通過金相實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模擬的準(zhǔn)確性。

目前，使用有限元預(yù)測(cè)微觀組織演化在國(guó)內(nèi)也逐漸成為研究的熱點(diǎn)。最早模擬了墩粗過程中的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和晶粒尺寸變化，Mn18Cr18N鋼護(hù)環(huán)擴(kuò)擠成形過程中內(nèi)部晶粒尺寸變化進(jìn)行了試驗(yàn)和模擬研究，應(yīng)用熱力禍合有限元對(duì)H型鋼熱軋過程晶粒尺寸和再結(jié)晶情況進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，用數(shù)值模擬技術(shù)預(yù)報(bào)了TC6合金等溫鍛造過程中晶粒尺寸的變化情況，用變形、溫度和組織演化禍合分析系統(tǒng)對(duì)38MnVS6Ti鋼活塞的成形過程中晶粒的分布進(jìn)行了研究，等基于熱力禍合模擬了曲軸預(yù)成形中晶粒的變化，等運(yùn)用微觀組織技術(shù)對(duì)軸鍛件鍛透性進(jìn)行了研究，分析了轉(zhuǎn)向直臂成形后的晶粒度分布，制定了合理的轉(zhuǎn)向直臂鍛造工藝，使得鍛件終態(tài)組織晶粒度較為細(xì)小均勻，利用有限元軟件研究了鍛造和擠壓兩種不同變形方式對(duì)鍛件平均晶粒尺寸以及晶粒尺寸分布狀況的影響規(guī)律，基于有限元晶粒度預(yù)報(bào)方法，對(duì)7075鋁合金多向墩粗工藝過程進(jìn)行了模擬，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

綜上所述，隨著數(shù)值模擬技術(shù)在鍛造領(lǐng)域的應(yīng)用，以往的成形工藝試驗(yàn)次數(shù)大大減少，降低了產(chǎn)品的開發(fā)成本。特別是利用微觀組織預(yù)報(bào)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的進(jìn)行控制己成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。