隨著計算機及數值模擬技術的發展，。只要建立合理的模型，運用合適的演算法，通過數值模擬計算就能準確地計算出金屬材料固態加工及熱處理過程的溫度場、組織場、應力場及應變場等，並能**出材料的微觀組織結構及效能。這樣，通過對實際金屬材料固態加工及熱處理過程進行大量的數值模擬計算，可以建立金屬材料固態加工及熱處理過程工藝引數與材料的微觀組織結構及效能的關係。
只要通過少量驗證性實驗證明所建立的的模型及數值模擬方法對特定問題的適用性，那麼大量的工藝引數篩選工作就可以由計算機來進行，這對於正確地選擇金屬材料固態加工及熱處理工藝引數，指導實際生產，具有很重要的實際意義。這種方法使金屬材料的固態加工及熱處理在一定的「理論」指導下進行。與傳統的實驗方法相比，計算機數值模擬方法可以節省大量的人力、物力和時間，更能適應現代製造業飛速發展。
一、靜力分析基本步驟：
1) 確定結構的分析方案（線、面、體）：桁架、殼、實體等；注意線性單元和高次單元的使用；對稱性等簡化方法的運用；
2) 根據分析的型別確定單元型別、實常量等，特別是單元型別的某些選項，對於某些分析十分重要；
3) 設定材料模型；
4) 採用各種方法建立模型。在進行布林運算時特別注意運算對以後分析的影響，尤其是在某些情況下有些網格較難生成，因此對於布林運算要慎重考慮，為解決該問題應盡量採用幾何體素直接建模；
5) 將材料、實常量等引數賦給模型，在某些情況下可以同時指定方向點；
6) 按情況劃分網格：自由網格或自由網格，設定合適的網格密度等，尤其注意網格設定；
7) 在生成節點和單元後，根據實際情況定義接觸單元、自由度的耦合及約束方程等；
8) 施加力和約束等；
9) 求解：注意設定合適的求解選項；
10) 進入後處理選單獲得計算結果等；
11) 評價分析結果。
二、模態分析基本步驟
模態分析用於計算線性結構的自振頻率及振形。
1) 建立模型：只有線性效應；
2) 確定採用何種計算方法：子空間法、分塊法、能量法、縮減法、阻尼法等；
3) 計算：分析模型特徵值；
4) 擴充套件模態：分析模型特徵向量；計算應力；
5) 進入後處理選單獲得計算結果等。
6) 評價分析結果。
三、諧響應分析基本步驟
諧響應分析用於確定線性結構對隨時間按正弦曲線變化的載荷的響應。
1) 建模首先進行模態分析；
2) 獲得模態分析結果；
以上兩步的計算主要為獲得模態數值，在下一步的諧分析中確定頻率的變化範圍，諧分析時應定義阻尼否則可能響應無限大。
3) 開始諧響應分析：完全法、縮減法、模態疊加法等，注意選擇合適的方法；
4) 施加載荷並且指定頻率範圍等；
5) 求解；
6) 獲得分析結果：進入後處理。
7) 評價分析結果。
四、瞬態動力學分析
瞬態動力學分析（亦稱時間歷程分析）用於確定承受任意的隨時間變化載荷結構的動力學響應。
1) 建模；
2) 選擇分析型別和選項；
3) 規定邊界條件和初始條件；
4) 施加時間歷程載荷並求解；
5) 評價分析結果。
五、屈曲分析基本步驟：
屈曲分析用於計算線性屈曲載荷並確定屈曲模態形狀（結合瞬態動力學分析可以實現非線性屈曲分析）。一般分以下三步進行：首先設定預應力選項進行靜力分析；計算屈曲特徵值；計算特徵向量。
1) 建立模型；
2) 完成靜力分析：注意將求解預應力選項開啟；
3) 分析模型特徵值；
4) 分析模型特徵向量：注意控制選項計算應力等引數；
5) 進入後處理選單獲得計算結果等。
6) 評價分析結果。
力學引數之間相互關係的理想化：
1) 不考慮工件的體力（重力，慣性力）；
2) 變形熱不影響材料的力學特性（如屈服應力）；
3) 變形為絕熱（不考慮換熱）或等溫過程（不影響材料效能）。
材料方面的理想化：
1) 均勻連續；
2) 各向同性；
3) 僅針對平面問題時才考慮各向異性；
4) 彈性範圍符合胡克定律；
5) 塑性範圍符合「普朗特-勞斯理論」或「列維-公尺塞斯理論」等增量理論；
6) 可以採用tresca或mises屈服條件；
7) 可以採用不同的應力-應變關係（材料強化特性）
（1） 剛性-非線性硬化
（2） 剛性-線性硬化
（3） 彈性-線性硬化
（4） 理想剛塑性
（5） 彈性-理想塑性
1）網格數量
網格數量的多少將影響計算結果的精度和計算規模的大小。一般來講，網格數量增加，計算精度會有所提高，但同時計算規模也會增加，所以在確定網格數量時應權衡兩個因數綜合考慮。網格較少時增加網格數量可以使計算精度明顯提高，而計算時間不會有大的增加。
當網格數量增加到一定程度後，再繼續增加網格時精度提高甚微，而計算時間卻有大幅度增加。所以應注意增加網格的經濟性。實際應用時可以比較兩種網格劃分的計算結果，如果兩次計算結果相差較大，可以繼續增加網格，相反則停止計算。
在決定網格數量時應考慮分析資料的型別。在靜力分析時，如果僅僅是計算結構的變形，網格數量可以少一些。如果需要計算應力，則在精度要求相同的情況下應取相對較多的網格。
同樣在響應計算中，計算應力響應所取的網格數應比計算位移響應多。在計算結構固有動力特性時，若僅僅是計算少數低階模態，可以選擇較少的網格，如果計算的模態階次較高，則應選擇較多的網格。在熱分析中，結構內部的溫度梯度不大，不需要大量的內部單元，這時可劃分較少的網格。
2）網格疏密
網格疏密是指在結構不同部位採用大小不同的網格，這是為了適應計算資料的分布特點。在計算資料變化梯度較大的部位(如應力集中處)，為了較好地反映資料變化規律，需要採用比較密集的網格。而在計算資料變化梯度較小的部位，為減小模型規模，則應劃分相對稀疏的網格。
這樣，整個結構便表現出疏密不同的網格劃分形式。不同的地方應該採用不同的網格劃分。因此，網格數量應增加到結構的關鍵部位，在次要部位增加網格是不必要的，也是不經濟的。
劃分疏密不同的網格主要用於應力分析(包括靜應力和動應力)，而計算固有特性時則趨於採用較均勻的鋼格形式。這是因為固有頻率和振型主要取決於結構質量分布和剛度分布，不存在類似應力集中的現象，採用均勻網格可使結構剛度矩陣和質量矩陣的元素不致相差太大，可減小數值計算誤差。同樣，在結構溫度場計算中也趨於採用均勻網格。
3）單元階次
許多單元都具有線性、二次和三次等形式，其中二次和三次形式的單元稱為高階單元。選用高階單元可提高計算精度，因為高階單元的曲線或曲面邊界能夠更好地逼近結構的曲線和曲面邊界，且高次插值函式可更高精度地逼近複雜場函式，所以當結構形狀不規則、應力分布或變形很複雜時可以選用高階單元。但高階單元的節點數較多，在網格數量相同的情況下由高階單元組成的模型規模要大得多，因此在使用時應權衡考慮計算精度和時間。
在有應力集中和剛度突變的地方，應該採用高階單元來對其進行網格劃分。 增加網格數量和單元階次都可以提高計算精度。因此在精度一定的情況下，用高階單元離散結構時應選擇適當的網格數量，太多的網格並不能明顯提高計算精度，反而會使計算時間大大增加。
為了兼顧計算精度和計算量，同一結構可以採用不同階次的單元，即精度要求高的重要部位用高階單元，精度要求低的次要部位用低階單元。不同階次單元之間或採用特殊的過渡單元連線，或採用多點約束等式連線。
4 ）網格質量
網格質量是指網格幾何形狀的合理性。***壞將影響計算精度。質量太差的網格甚至會中止計算。
直觀上看，網格各邊或各個內角相差不大、網格面不過分扭曲、邊節點位於邊界等份點附近的網格質量較好。網格質量可用細長比、錐度比、內角、翹曲量、拉伸值、邊節點位置偏差等指標度量。 劃分網格時一般要求網格質量能達到某些指標要求。
在重點研究的結構關鍵部位，應保證劃分高質量網格，即使是個別質量很差的網格也會引起很大的區域性誤差。而在結構次要部位，網格質量可適當降低。當模型中存在質量很差的網格(稱為畸形網格)時，計算過程將無法進行。
網格分介面和分界點，結構中的一些特殊介面和特殊點應分為網格邊界或節點以便定義材料特性、物理特性、載荷和位移約束條件。即應使網格形式滿足邊界條件特點，而不應讓邊界條件來適應網格。常見的特殊介面和特殊點有材料分介面、幾何尺寸突變面、分布載荷分界線(點)、集中載荷作用點和位移約束作用點等。
單元的質量和數量對求解結果和求解過程影響較大，如果結構單元全部由等邊三角形、正方形、正四面體、立方六面體等單元構成，則求解精度可接近實際值，但由於這種理想情況在實際工程結構中很難做到。因此根據模型的不同特徵，設計不同形狀種類的網格，有助於改善網格的質量和求解精度。單元質量評價一般可採用以下幾個指標：
單元的邊長比、面積比或體積比以正三角形、正四面體、正六面體為參考基準。理想單元的邊長比為1，可接受單元的邊長比的範圍線性單元長寬比小於3，二次單元小於10。對於同形態的單元，線性單元對邊長比的敏感性較高階單元高，非線性比線性分析更敏感。
扭曲度：單元麵內的扭轉和麵外的翹曲程度。
疏密過渡：網格的疏密主要表現為應力梯度方向和橫向過渡情況，應力集中的情況應妥善處理，而對於分析影響較小的區域性特徵應分析其情況，如外圓角的影響比內圓角的影響小的多。
節點編號排布：節點編號對於求解過程中的總體剛度矩陣的元素分布、分析耗時、記憶體及空間有一定的影響。合理的節點、單元編號有助於利用剛度矩陣對稱、帶狀分布、稀疏矩陣等方法提高求解效率，同時要注意消除重複的節點和單元。
5） 位移協調性
位移協調是指單元上的力和力矩能夠通過節點傳遞相鄰單元。為保證位移協調，乙個單元的節點必須同時也是相鄰單元的節點，而不應是內點或邊界點。相鄰單元的共有節點具有相同的自由度性質。
否則，單元之間須用多點約束等式或約束單元進行約束處理。
對稱邊界條件。對稱邊界條件在結構分析中是指：不能發生對稱麵外（out-of-plane）的移動（translations）和對稱麵內（in-plane）的旋轉（rotations）。
這句話可以理解為：在結構中施加對稱條件為指向邊界的位移和繞邊界的轉動被固定。
例如，若對稱面的法向為x，如果你在對稱面上的節點上施加了對稱邊界條件，那麼，不能發生對稱麵外的移動導致節點處的ux（法向位移）為0，不能發生對稱麵內的旋轉導致rotz，roty（繞兩個切線方向的轉角也為0。
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