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      粉末冶金成形技術作為一種應用廣泛的精密成形技術，具有少無切屑加工、材料利用率高、制造過程清潔高效、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點，并可制造形狀復雜和難以加工的產(chǎn)品。粉末冶金技術通過靈活可變的材料配方實現(xiàn)零件的獨特性能，特別適用于復合材料的制備。實踐表明，通過對批量生產(chǎn)過程的精確控制，可使粉末冶金產(chǎn)品達到很高的精度并兼有良好的尺寸一致性。經(jīng)精整后的零件精度達IT6-IT7級，經(jīng)復壓復燒精整后的零件精度可達IT5-IT6級。粉末冶金齒輪的精度可達滾齒加工的相同精度。粉末冶金零件的表面粗糙度可達到Ra1.0-6.3。由于粉末冶金成形具有這些獨特的優(yōu)越性，粉末冶金成形的新工藝新技術的研究受到國內外工業(yè)界和學術界的重視。為了進一步提高粉末零件的質量和性能，預測粉末在不同工藝條件下的成形規(guī)律，國外早在八十年代初期就有采用有限元法分析粉末冶金燒結材料變形的報道，經(jīng)過三十年的發(fā)展，在粉末壓制過程數(shù)學建模、材料屈服準則等方面取得了一系列成果。進行粉末壓制過程的物理模擬和數(shù)值模擬，具有重要的理論和實際意義。一方面，通過理論分析和大量實驗建立的準確數(shù)學模型，可以更精確地了解粉末壓制過程的致密化機理，較為精確的預測金屬粉末冶金材料壓制零件的彈性變形，為提高零件精度，對于壓制工藝的制定和模具的設計，改進和創(chuàng)立新工藝以獲得更高致密度和均勻的粉末壓坯具有重要的理論指導作用。另一方面，由于材料性能要求的多樣性導致粉末成分、制備工藝的多樣性和復雜性，數(shù)值模擬可以響應市場需要快速開發(fā)粉末冶金新產(chǎn)品提供有力的技術支持，大大減少試驗工作量，縮短新材料、新產(chǎn)品開發(fā)周期。獲得國家自然科學基金項目"金屬粉末高致密化精密成形系統(tǒng)技術基礎及應用" （項目下達編號50135020）、國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)課題"高性能粉末冶金材料溫壓精密成形技術"（項目下達編號2001AA337010）、廣東省攻關十五重大專項項目"高性能高精度粉末冶金零件先進制造技術及其關鍵設備研制"（項目下達編號A1040203）、教育部科學技術研究重大項目"粉末冶金溫壓成型技術"（教技司[2002]78號）等的研究資助。
　　在金屬粉末壓制過程所涉及到的諸多非線性因素中，粉末材料塑性流動的特殊力學性質是最為基本的。由于此類材料與常見的致密金屬、一般流體以及有機材料等有很大差異，因此目前尚沒有成熟的力學模型可供使用，國際上對此問題尚處在探索階段。
　　首先，粉末體材料的力學性質十分復雜。在松散狀態(tài)下，粉末顆粒之間相互離散，粉末體在輕微外力作用下就能夠流動，不保持一種固定形狀。但粉末體的力學性質與普通流體又有著本質區(qū)別。例如，根據(jù)帕斯卡定律，受到壓力載荷的靜態(tài)流體對各方向的壓強是均一的，而粉末體則完全不符合該定律，至于流動規(guī)律和體積變化規(guī)律，粉末體更加與普通流體迥然不同。隨著壓制過程的進行，粉末體密度逐漸增加，顆粒之間互相勾連和吸附，從而漸漸在整體上表現(xiàn)出致密金屬的力學性質。因此，粉末體材料的塑性流動力學性質既不同于流體，又不同于致密金屬，。由于金屬粉末體材料的上述特點，其力學建模工作有相當難度。一種能夠準確、可靠地反映金屬粉末力學性質的力學模型尚未得到廣泛認可。
　　其次，壓制過程存在著較強的幾何非線性因素。粉末體的初始相對密度通常在0.4到0.5左右，最終相對密度通常為0.8到接近1。這樣大的密度變化意味著在材料內部存在著較大的位移和應變，因而常用的小位移、小應變假設不能用于此類問題的求解，必須在求解過程中考慮幾何非線性因素。此外，在模具的尖角和凹槽部分，粉末的力學性質和流動狀態(tài)變化劇烈，是產(chǎn)生數(shù)值奇異性和網(wǎng)格畸變的重要因素。
　　最后，粉末壓制問題的邊界條件相當復雜。隨著壓制的進行，粉末體與模具的接觸區(qū)域會不斷變化，模擬過程中需要動態(tài)判斷它們之間的接觸和分離。同時，粉末與模具之間的摩擦是否能夠按照常用的庫侖摩擦規(guī)律處理，其摩擦系數(shù)與粉末密度的關系如何，也是模擬工作涉及到的問題之一。