2.关于材料本构参数的测试方法

有了正确的本构方程之后，进一步的问题是如何通过试验测得这些包括在本构方程中的材料参数。对于传统的弹塑性/刚塑性本构关系，通常采用简单应力状态试验（拉伸，压缩，扭转等）来测试其中的材料参数。使用这种方法的基本要求是试样内应力、应变和温度均匀。不均匀性越大测出的材料参数误差越大。在高温条件下当考虑微观组织变化时，要做到试样内微观组织完全均匀是很困难的，但是由于微观组织变化与宏观变形之间的非线形关系，微观组织空间分布的很小的差异会引起宏观应力应变的很大差别，同样宏观变形的不均匀性也会引起微观组织更大的不均匀。因为这种情况下试样的变形已不是简单应力状态，而应看作为一个复杂结构了。因此我们面对的问题是如何从一个复杂结构变形的试验结果及算出材料的本构参数。对于线性材料已有人建立了一种逆有限元法，但对于物理非线性和几何非线性很强的高温锻造过程，这种方法便无能为力了。最近我国学者提出了一种试验与有限元相结合的分步迭代法。这种方法的收敛判据是有限元计算结果与试验结果之差小于某个小的常数。这种方法是首先用传统的方法由试验结果计算出材料参数的初始值，然后代入有限元程序中模拟试验过程，并根据计算结果与试验结果之差去修正这些参数。与普通的数值迭代法相比，由于各参数对试验结果各物理景的影响关系十分复杂，因此修正公式要复杂得多。目前这种迭代方法的理论研究工作正在进行之中。

3.关于接触边界的处理和计算方法

与一般的结构分析相比，锻造工艺模拟的特点是，工件与模具的接触边界是随时间变化的。这种接触边界的处理和计算涉及到摩擦机理、接触与脱离搜索方法及判断准则、法向接触力计算方法等几个方面。虽然目前这些问题已有了不少解决方法并已用于各种金属成形模拟的软件中，但是由于金属成形模具形状的复杂性，现有方法还有很多需要改进之处，所以至今接触问题算法仍然是当前金属成形模拟领域的研究热点之一。例如在三维模拟软件中，通常模具表面的几何形状用很多平面网格逼近，这种方法虽然接触判断计算简单，但是因模具形状描述越精确要求网格越密，因此接触搜索所需耍的计算机时也就越多。对于复杂形状的工件，工件的有限元网格和模具网格都很多时，在零件成形的后期，甚至出现处理接触边界的机时超过每一个时间步长所需总机时的一半。为此提出用参数曲面来逼近模具表面，例如MARC公司的AUTOFORGE软件使用的是B样条曲面。北京机电所正在进行的研究工作中用自然曲面和B样条曲面共同描述模具表面。这种描述方法，不仅减少了描述模具表面的网格数，缩减了接触搜索的时间，并且使法线连续变化消除了接触锁住现象。在搜索技术方面，近年来也提出了如全局搜索、局域搜索等很多新的力法。摩擦接触力算法也有罚函数法。Lagrange乘子法等多种算法。在摩擦机理研究方面，很多人设计了专用装置对不同条件下的金属成形的摩擦规律进行了大量的实验研究，发现实际情况与库仑摩擦定律有明显差别并对库仑定律提出了分段描述的修正方法。