热加工工艺模拟研究的重大意义

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1.使金属材料热加工由“技艺”走向“科学”，彻底改变热加工的落后面貌。  ( u- j0 N/ A+ o/ k2 o3 m
    金属材料热加工过程是十分复杂的高温、动态、瞬时过程，难以直接观察、在这个过程中，材料经液态流动充到、凝固结晶、固态流动变形、相变、再结晶和重结晶等多种微观组织变化以及缺陷的产生与消失等一系列复杂的物理、化学、冶金变化而最后成为毛坯或构件。我们必须控制这个过程使材料的成分、组织、性能最后处于最佳状态，必须使缺陷减到最小或将它驱赶到危害最小的地方去。但这一切都不能直接观察到，间接测试也十分困难。  * F7 }! h, @$ H0 u7 ~8 M, m
    长期以来、基础学科的理论知识难以定量指导材料热加工过程，材料热加工工艺设计只能建立在“经验”基础上。近年来，随着试验技术及计算机技术的发展和材料成形理论的深化，材料成形过程工艺设计方法正在发生着质的改变。材料热加工工艺模拟技术就是在材料热加工理论指导下，通过数值模拟和物理模拟，在实验室动态仿真材料的热加工过程，预测实际工艺条件下材料的最后组织、性能和质量，进而实现热加工工艺的优化设计。它将使材料热加工沿此力向由“技艺”走向“科学”，并为实现拟实制造迈出第一步，使机械制造业的技术水平产生质的飞跃。 
2.是预测并保证材料热加工过程质量的先进手段，特别对确保关键大件一次制造成功，具有重大的应用背景和效益。 
    我国重大机电设备研制、生产的一个难点是大件制造；大件制造关键又是热加工。由于大件形大体重，品种多，批最小，生产周期长，造价高，迫切要求“一次制造成功”，一旦报废、在经济和时间上都造成重大损失，难以挽回。由于用传统的热加工工艺对这样的巨形工件进行处理是存在较大危险的，所以只能凭经验采用试制的办法．因为现在还无法对材料内部宏观、微观结构的演化进行理想控制，因而发生多次大件报废的重大事故，投入使用的大件，很多也是带伤运行。建立在工艺模拟、优化基础上的热加工工艺设计技术，可以将“隐患”消灭在计算机拟实加工的反复比较中、从而确保关键大件一次制造成功。这已为国内外不少应用实例所证实。  7 _- B* a) Y3 q/ |: B! C! ]
    对于大批量生产的毛坯件．通过工艺模拟及优化，可以减少试模次数，进而确保一次试模成功。 
3.是实现快速设计制造、虚拟设计制造、分布式设计制造的技术基础。 
    热加工是制造业的重要工序，制造业的发展及制造模式的变革离不开热加工的技术进步。从知识这一坐标看，人类以经历了技艺→手册指导→专家系统的过程，要达到更完美的水平，必须进行过程/工艺模拟因为只有通过模拟仿真，人们才能认识过程的本质，预测并优化过程的结果，并快速对瞬息万变的市场变化作出设计及工艺的改变；另外，只有通过过程模拟，才能使设计与制造联成一体。它是实现快速设计、制造，拟实设计、制造以及分布式设计、制造的知识（技术）基础。  
4.本领域是多项学科的交叉，对应用高新技术改造传统学科进而开拓新兴工程技术具有重大意义。 
    本研究领域涉及金属材料的铸造、锻压、焊接、热处理等热加工学科；物理化学、计算数学、材料成形理论、传热学、传质学、流体力学、固体力学、金属学、金属物理学等技术基础学科；计算机应用、测试技术、网络技术、新材料等高新技术学科。其学术价值在于：以现代计算机、测试技术为手段，架起技术基础学科与金属材料热加工的桥梁，使基础学科的理论能够直接定量地指导材料热加工过程，体现了基础学科、高新技术与材料热加工学科三者之间的交叉和结合。它使材料热加工学科由“技艺”真正成为一门“科学”，它将推动材料热加工理论、计算机图形学、计算机金相学、计算机体视学、计算机传热学、计算机液体力学、并行工程等新兴交叉学科的形成发展。 # h2 t: P! _/ b% d+ h5 L