隨著有限元理論的廣泛應(yīng)用和計算機技術(shù)的快速發(fā)展，運用有限元法數(shù)值模擬對鍛壓成形進行分析，在盡可能少或無需物理實驗的情況下，得到成形中的金屬流動規(guī)律、應(yīng)力場、應(yīng)變場等信息，并據(jù)此設(shè)計成形工藝和模具，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，因此變形機制十分復(fù)雜。應(yīng)用剛粘塑性有限元法進行三維有限元法數(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小齒輪鍛造進行了模擬計算。Vazquez應(yīng)用三維有限運法對連桿的閉式鍛造進行了模擬和優(yōu)化。B.A.Behrens,  J.H.Song, O.Eyercioglu等人在運用三維有限元法對齒輪等鍛件的鍛造過程進行分析及改進方面做了大量的工作。近年來，國內(nèi)學(xué)者在該方面也做了一些工作。運用數(shù)值模擬技術(shù)對汽車轉(zhuǎn)向節(jié)成形工藝進行了研究，提出一火成形工藝，并物理實驗證實了工藝方案的可行性。利用三維有限元法對曲軸的輥鍛制坯過程進行了優(yōu)化。采用剛塑性有限元模型對前軸輥鍛3道次進行了有限元模擬，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，對其機械性能要求高，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)計鍛造工藝時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，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

限元計算實現(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后輪軸法蘭進行了兩道次數(shù)值模擬，模擬結(jié)果所得到晶粒尺寸與試驗結(jié)果基本吻合。J. T.Yeom運用有限元軟件預(yù)測718合金在拔長過程中的再結(jié)晶和晶粒長大過程，并通過具體實驗驗證了其預(yù)測結(jié)果。F. S. Duan同樣運用數(shù)值模擬的方法研究了不同的鍛造參數(shù)對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柴油機高溫排氣閥鍛件進行了數(shù)值模擬，得到了鍛件晶粒度分布預(yù)報圖，通過金相實驗驗證了模擬的準(zhǔn)確性。

目前，使用有限元預(yù)測微觀組織演化在國內(nèi)也逐漸成為研究的熱點。最早模擬了墩粗過程中的動態(tài)再結(jié)晶和晶粒尺寸變化，Mn18Cr18N鋼護環(huán)擴擠成形過程中內(nèi)部晶粒尺寸變化進行了試驗和模擬研究，應(yīng)用熱力禍合有限元對H型鋼熱軋過程晶粒尺寸和再結(jié)晶情況進行了三維數(shù)值模擬，用數(shù)值模擬技術(shù)預(yù)報了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38MnVS6Ti鋼活塞的成形過程中晶粒的分布進行了研究，等基于熱力禍合模擬了曲軸預(yù)成形中晶粒的變化，等運用微觀組織技術(shù)對軸鍛件鍛透性進行了研究，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)報方法，對7075鋁合金多向墩粗工藝過程進行了模擬，并用實驗驗證了預(yù)報的準(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)報技術(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量的進行控制己成為當(dāng)前研究的熱點。