研究背景
    目前，轻质金属材料板管零件的材料加工方法主要通过机械力和液力经模具强制材料产生塑性形变，从而使工件获得所需要的成形形貌。然而这种通过传统机械力或者液压力进行准静态成形的材料加工工艺，因为成形工件与模具之间产生较强的接触力，导致工件的成形速率低，并且成形后的零件表面质量不佳，所以采用传统准静态加工工艺往往难以达到预期加工效果，变形后的工件往往存在易回弹、局部拉延变形大以及成形极限低引起的易破裂等现象，或加工质量不稳定、加工工序复杂等缺点。电磁成形技术（Electromagnetic forming，EMF）作为一种高能率、高速率的新兴金属材料加工方法，被认为是解决上述问题、突破传统纯机械力材料加工方法缺陷的最具有发展潜力的技术之一。

    电磁成形的实质是楞次定律和法拉第电磁感应定律的一种生产应用，可将其简单的概括为：一个由铜导线绕制而成的驱动线圈中通入一脉宽很窄的脉冲电流时，成形线圈附近将会激发产生脉冲强磁场，而当某一金属导体置于这一变化的磁场时，为了阻碍这一瞬态电磁场的变化，金属导体表面会产生感应涡流来削弱原磁场中磁通量的变化，此时感应涡流和磁场的相互作用会产生脉冲电磁力，进而引起金属导体发生塑性变形。

    对传统成形工艺与电磁成形工艺进行以下对比：

    为了更好地优化电磁成形工艺参数，模拟成形效果，可以使用磁场与结构力学双向耦合的仿真分析方法快速模拟电磁成形过程。具体分析流程如下：

案例1：管材成形
    管材胀形过程中受力如下图所示：

    建立二维轴对称模型，在线圈中输入脉冲电流信号，即得到管材受到脉冲力的胀形过程：

案例2：板材成形
    板材电磁成形工装及工件示意图如下所示：

    成形实物如下：

    同样建立带有工装的二维轴对称模型，模拟圆形板材在受到电磁脉冲力后在工装约束条件下的变形过程：

结论
    依靠仿真技术构建了模拟电磁成形过程的多物理场仿真流程，其中包括了电磁场和结构场的双向耦合分析。结合仿真结果可以对电磁成形的成形效果进行快速评估，便于优化工艺参数，提高工艺质量。