1.以應用為主，理論為輔，通過各種典型材料加工案例詳細介紹了Simufact在材料加工工程中的應用及其相關的技術問題。

2.從開式模鍛、閉式模鍛、開坯鍛、擠壓、軋管、旋壓、環軋、軋制、鈑金熱沖壓、熱處理等方面介紹Simufact在材料成型與控制工程中的典型應用案例，并給出了全部操作流程。

3.提供有限元法與有限體積法解決實際工程問題的關鍵技術，幫助學生應用專業知識分析和解決問題，將理論分析與工程實踐緊密銜接。

數值模擬對于塑性加工成形工藝是強有力的設計、分析和優化的工具，可以預測成形期間零件形狀的變化、最終應變分布、缺陷形成區域等，并可在零件生產前最大限度地優化工藝參數，所有這些對于成功地成形復雜形狀的零件并減少成形時間是至關重要的。數值模擬能夠處理各種復雜的工程問題，同時它也是進行科學研究的重要工具。數值模擬分析已成為替代大量實物試驗的數值化“虛擬試驗”，基于該方法的大量計算分析與典型的驗證性試驗相結合可以做到高效率和低成本。

塑性加工成形模擬技術經歷了幾十年的發展，國際上已經出現了一批塑性成形模擬軟件。其中，大型數值模擬分析軟件Simufact是可以快速模擬各種冷熱成形、擠壓、軋制等塑性成形過程的工藝成形專用軟件，它可以實現對具有高度組合的非線性體成形過程的全自動數值模擬。Simufact是基于原Superform和Superforge開發出來的先進的材料加工及熱處理工藝仿真優化平臺，包括輥鍛、楔橫軋、孔型斜軋、環件軋制、擺碾、徑向鍛造、開坯鍛、剪切/強力旋壓、擠壓、鐓鍛、自由鍛、溫鍛、錘鍛、多向模鍛、板管的液壓脹形等材料加工工藝均可用Simufact進行仿真。Simufact采用的求解器包括MARC（有限元法FEM）和DYTRAN（有限體積法FVM）兩種。Simufact采用Windows和MSC.mentat兩套操作界面，一般工程中使用通常采用Windows操作界面，簡單易行。

全書以應用為主，理論為輔，通過各種典型材料加工案例詳細介紹Simufact在材料加工工程中的應用及其相關的技術問題。全書共分13章，第1章介紹有限元技術在材料成型與控制工程中的應用狀況，第2、3章介紹Simufact在材料成型與控制工程中的一些常用技術與基本操作界面，第4～13章分別從開式模鍛、閉式模鍛、開坯鍛、擠壓、軋管、旋壓、環軋、軋制、鈑金熱沖壓、熱處理等方面介紹Simufact在材料成型與控制工程中的典型應用案例，并給出了全部操作流程。讀者通過本書的學習，可以掌握有限元法與有限體積法解決實際工程問題的關鍵技術，學會應用本專業知識分析問題、解決問題，將理論分析與工程實踐緊密銜接在一起。

本書既適合作為材料加工工程專業本科生與研究生的教材，也可作為相關企事業工程技術人員的應用參考書，還可作為Simufact數值模擬分析軟件的培訓教材。

本書的編寫得到了德國Simufact工程公司與中仿新聯（北京）科技有限公司的支持與鼓勵，特別是中仿新聯（北京）科技有限公司的Jason Li先生對本書的編寫與出版給予了大力幫助，在此致以由衷的感謝！同時，中國科學院金屬研究所張士宏研究員帶領下的塑性加工先進技術研究組對本書也提出了很多寶貴建議，最后感謝在本書編寫過程中給予作者支持與關心的老師和同事們！

由于編者水平有限，書中缺點、錯誤在所難免，敬請廣大讀者批評指正。

劉勁松

2012年3月于沈陽

前言

第1章 緒論 1
1.1 有限元法的發展歷程 1
1.1.1 有限元法的孕育及誕生期 1
1.1.2 有限元法的蓬勃發展期 2
1.1.3 有限元法的成熟壯大期 3
1.2 有限元法的意義 4
1.3 有限元法在塑性加工領域的應用 5
1.4 有限元法的發展趨勢 6
1.5 有限體積法 7
1.6 Simufact有限元軟件的特點 8
第2章 Simufact模擬過程中的
一些常用技術 10
2.1 材料模型 10
2.1.1 彈性部分 10
2.1.2 塑性部分 11
2.2 熱力學 11
2.2.1 模具傳熱 11
2.2.2 工件傳熱 12
2.3 運動學 12
2.3.1 設備 12
2.3.2 模具與彈簧 13
2.4 摩擦模型 13
2.5 損傷模型 14
第3章 Simufact.forming操作界面 15
3.1 引言 15
3.2 Simufact.forming總體界面 15
3.3 語言選擇 16
3.4 程序初始設置 17
3.5 工具欄 17
3.5.1 標準工具欄 17
3.5.2 圖像顯示工具欄 18
3.5.3 后處理工具欄 18
3.5.4 視角/角度工具欄 19
3.5.5 鼠標左鍵功能選擇工具欄 20
3.5.6 移動選項工具欄 20
3.5.7 模擬工具欄 20
3.6 菜單 21
3.6.1 文件菜單（File） 21
3.6.2 編輯菜單（Edit） 21
3.6.3 視圖菜單（View） 21
3.6.4 插入菜單（Insert） 22
3.6.5 工具菜單（Tools） 22
3.6.6 窗口菜單（Window） 22
3.6.7 幫助菜單（Help） 23
3.7 “進程屬性”對話框 23
第4章 開式模鍛模擬 25
4.1 引言 25
4.2 開式模鍛實例分析 26
4.2.1 創建新的工藝仿真 26
4.2.2 導入幾何模型 27
4.2.3 定義材料 32
4.2.4 定義設備 32
4.2.5 定義摩擦 33
4.2.6 定義溫度 35
4.2.7 點歷史追蹤 36
4.2.8 控制參數設置及運行 37
4.2.9 模擬結果分析 40
第5章 閉式模鍛模擬 45
5.1 引言 45
5.2 閉式模鍛實例分析 46
5.2.1 創建新的工藝仿真 46
5.2.2 導入幾何模型 47
5.2.3 定義材料 48
5.2.4 定義設備 48
5.2.5 定義摩擦 49
5.2.6 定義溫度 50
5.2.7 插入流線 52
5.2.8 控制參數設置及運行 53
5.2.9 模擬結果分析 54
第6章 開坯鍛模擬 58
6.1 引言 58
6.2 開坯鍛實例分析 58
6.2.1 創建新的工藝仿真 58
6.2.2 導入幾何模型 60
6.2.3 定義材料 62
6.2.4 定義設備 63
6.2.5 定義摩擦 69
6.2.6 定義溫度 70
6.2.7 網格劃分 72
6.2.8 控制參數設置及運行 74
6.2.9 模擬結果分析 74
第7章 擠壓損傷模擬 76
7.1 引言 76
7.2 擠壓損傷實例分析 76
7.2.1 創建新的工藝仿真 76
7.2.2 導入幾何模型 77
7.2.3 定義材料 79
7.2.4 定義設備 79
7.2.5 定義摩擦 81
7.2.6 定義溫度 82
7.2.7 網格劃分 84
7.2.8 旋轉軸的定義（2D） 85
7.2.9 控制參數設置及運行 85
7.2.10 模擬結果分析 87
第8章 三輥軋管成形模擬 91
8.1 引言 91
8.2 三輥軋管成形實例分析 92
8.2.1 創建新的工藝仿真 92
8.2.2 導入幾何模型 93
8.2.3 定義材料 93
8.2.4 定義摩擦 95
8.2.5 定義溫度 95
8.2.6 定義設備 98
8.2.7 網格劃分 103
8.2.8 控制參數設置及運行 104
8.2.9 模擬結果分析 105
第9章 封頭旋壓模擬 108
9.1 引言 108
9.2 封頭旋壓實例分析 109
9.2.1 創建新的工藝仿真 109
9.2.2 導入幾何模型 110
9.2.3 定義材料 111
9.2.4 定義設備 112
9.2.5 定義摩擦 117
9.2.6 定義溫度 118
9.2.7 網格劃分 120
9.2.8 接觸定義 120
9.2.9 控制參數設置及運行 121
9.2.10 模擬結果分析 123
第10章 環軋模擬 125
10.1 引言 125
10.2 環軋實例分析 125
10.2.1 創建新的工藝仿真 125
10.2.2 導入幾何模型 126
10.2.3 定義材料 127
10.2.4 定義設備 129
10.2.5 定義摩擦 136
10.2.6 定義溫度 138
12.2.7 網格劃分 141
10.2.8 控制參數設置及運行 141
10.2.9 模擬結果分析 143
第11章 板材軋制模擬 148
11.1 引言 148
11.2 板材軋制實例分析 149
11.2.1 創建新的工藝仿真 149
11.2.2 導入幾何模型 150
11.2.3 定義材料 150
11.2.4 定義設備 152
11.2.5 定義摩擦 157
11.2.6 定義溫度 157
11.2.7 網格劃分 159
11.2.8 對稱面定義 160
11.2.9 控制參數設置及運行 161
11.2.10 模擬結果分析 162
第12章 鈑金熱成形模擬 164
12.1 引言 164
12.2 鈑金熱成形實例分析 164
12.2.1 創建新的工藝仿真 164
12.2.2 導入幾何模型 165
12.2.3 定義材料 167
12.2.4 定義設備 168
12.2.5 定義摩擦 169
12.2.6 定義溫度 169
12.2.7 定義壓邊圈彈簧 172
12.2.8 網格劃分 173
12.2.9 定義對稱邊界 173
12.2.10 控制參數設置及運行 174
12.2.11 模擬結果分析 175
第13章 熱處理模擬 179
13.1 引言 179
13.2 熱處理實例分析 179
13.2.1 創建新的工藝仿真 179
13.2.2 導入幾何模型 180
13.2.3 定義材料 181
13.2.4 定義摩擦 182
13.2.5 定義溫度 182
13.2.6 網格劃分 185
13.2.7 控制參數設置及運行 186
13.2.8 模擬結果分析 187
參考文獻 190

1. 機械工程材料 [主編 王海靜 楊新蓮 王婕]
2. 注塑成型工藝及模具設計 [主編 袁小會 潘軍]
3. MSC.MARC在材料加工工程中的應用 [劉勁松 張士宏 肖寒 李毅波 ]