有限元仿真系统结构组成

金属切削过程仿真系统的建立，就是将弹塑性有限元理论、刚塑性有限元理论、

金属塑性成形工艺学、计算机图形处理技术等相关理论和技术进行有机结合的过程。

按照实施成形过程仿真的流程，仿真系统的功能大致可分为前置处理部分、有限元求

解器和后置处理部分。其中，前置处理部分和后置处理部分又是建立在计算机图形处

理系统的基础上的。

3.2.1 前置处理

该部分是仿真系统的重要环节，其先进性直接关系到过程仿真的效率。对于金属

切削问题的仿真，约有60%左右的时间被消耗在前置处理环节。该部分的基本构成应

包括:（1）用户交互界面的设计;

（2）力学模型的建立与离散化;

（3）初、边值条件的提法;

（4）材料模型的确定;

（5）数据交换接口的设计。

其中，力学模型的建立与离散化以及初、边值条件的提法是前置处理的关键;用户界面的设计应考虑到其交互方式的友好性，以便于用户理解仿真过程，并能实时地监控仿真过程。材料模型的确定方式士要包括:①用户按照系统提供的弹塑性、弹粘塑性、刚塑性、刚粘塑性模型输入相应的热、物性参数:②根据用户提供的实验曲线及数据，系统自动进行拟合及转化成仿真系统所需的模型和参数。数据交换接口为用户提供与其他图形系统的数据和几何信息的交流途径，目前主要以IGES、DXF和STL文件格式进行转换。

3.2.2 有限元求解器

有限元求解器的功能是对力学模型进行相应的单元分析与组集，技术处理将求解问题转化成一线性方程组进行求解。

3.2.3 后置处理

后置处理的作用是对有限元计算产生的大量数据进行解释，以便形象地、直观地描述塑性成形各个阶段的变形行为。其关键技术在于计算结果的可视化。通常仿真系统经过后置处理后能向用户提供如下结果: 

1、金属的塑性流动模式;

2、金属变形的应力场、应变场、温度场的分布(常以等值线、等色面表示);

3、多种力能参数曲线。