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塑性加工过程的物理模拟(physical simulation of metalforming process)

用能再现原型的重要特征且物理本质与原型相同的实体模型代替原型,来对金属塑性加工过程或其中的物理现象进行研究的方法。塑性加工过程的物理模拟的理论基础是相似理论。物理模拟可以把具体现象重现出来,具有直观性强、能最大限度地揭示现象的物理本质等优点。在描述过程或现象的数学表达式尚为未知,但已知影响该过程或现象的物理量时就可实现物理模拟。

物理模拟在科学技术的发展中起了重要的作用,就是在计算机高度发展的今天,在航天技术等近代尖端科学技术的发展中,物理模拟也仍然是重要的研究方法。

人们在研究塑性加工问题时,希望得出有关物理量之间的函数关系。在用理论方法研究时,应用自然科学的一般规律对所研究的现象导出各物理量的一般关系(常量关系方程或微分方程)。但对复杂的现象往往列不出这种关系或列出的微分方程难以用数学方法求解。这就需要用实验方法探求各物理量对现象的影响及它们相互间的关系。用实验方法时,如在原型上研究,往往耗费大,打乱正常生产过程,且不易分开控制和调节各个因素的变化,也不易准确测量试验数据,因此难以得出各个因素对现象的影响和它们之间的关系。用物理模拟进行研究则既节约,又不影响正常生产,且便于控制各个因素的变化和准确测量数据,从而便于探明物理本质和得出各因素间的相互关系。但为了保证模拟结果的可靠,模型与原型必须保持物理相似。

帕韦尔斯基(O.Pawelski)于1964年根据相似理论和塑性加工力学基本方程导出了塑性加工过程的相似准数和模型定律(见表),讨论了塑性加工过程的相似条件,成为塑性加工物理模拟的依据。考普(R.Kopp)、海尔格缪勒(R.Hergemoller)和卡斯特(D.Kast)等进一步研究了相似理论在塑性加工中的应用和物理模拟问题,用相似理论和塑性加工过程的物理模拟解决了许多塑性加工问题。齐日科夫、斯米尔诺夫和工藤英明等分别在1970、1971和1972年发表了应用相似理论和物理模拟解决塑性加工问题的专著和大量文章。中国学者近年来在这方面也有成功的研究和专著发表。





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