随着现代工业的发展，热模锻在制造业仍占有重要的地位。热锻模具的失效及提高热锻模的寿命是个很复杂的问题，在很多因素上还没有形成完整的定量定性分析，本文以普通圆柱体开式热模锻为例，对其进行有限元分析。 本文分为五个部分。第一部分——绪论。在热锻模的实验研究、生产经验和调查统计的基础上，分析其失效形式和失效机理，并总结了国内外热锻模寿命研究方面的现状及不足之处。 第二部分——数值模拟的基本理论。介绍了物体的构形及其描述，弹塑性大变形的本构方程、有限元列式；并进一步论述了弹塑性变形的基本理论，推导了弹塑性方程组；阐述了温度场的求解、热应力及热应变的理论概要，说明了等效应力与等效应变，并进一步阐明了在热力耦合分析中，机械负荷与温度负荷之间的关系；此外，还简介了Marc AutoForge程序结构的特点。 第三章是普通圆柱体开式热模锻的数值模拟。采用MSC公司的有限元软件Marc AutoForge，将模具与毛胚一起进行热力耦合分析，考虑到动模、定模、工件、动模推进器的不同温度，及它们与外界、相互之间的热交换，对动模的整个工作行程进行瞬时动态分析，使数值模拟结果更加符合实际，这也是本文的创新点之一。通过一次模锻过程的模拟，得到了动模在锻造过程中不同时刻的温度场、等效总应变场、热应变场，总结它们的变化规律，分析这些因素对模具失效的影响，发现温度场分布与热应变两者都是造成模具损伤的重要因素，且主要影响模具型腔表面很薄的范围，这与生产实践的结果相符合。 在一次模锻的基础上，本文进行了20次连续热模锻过程的数值模拟；每次模锻行程分为锻造与冷却两个阶段，在冷却阶段，采用热交换平衡法计算出冷却时间；热交换平衡法的提出，是本文的又一创新点；经过多次模锻，求解出每次锻造过程中及热交换平衡条件下的温度场、等效总应变场、热应变场，比较这些因素在各个行程及每次行程中各个子增步的变化情况，分析出它们对模具失效的影响。 针对以上数值分析结果，并结合生产经验、调查统计，提出理想热锻模具的结构应该分为三个部分：即基体区、工作区、过渡区，每个区域的材料成分、性能各不相同，各司其职，这是本武汉理工大学硕士学位论文文的另一创新点。在第四章，对理想材料结构热锻模具的制造方法进行可行性研究讨论。经过分析总结现有的制造方法，提出用先“喷”后“熔”的制造方案:即首先在普通热作模具钢表面用等离子弧热喷涂技术喷涂适当厚度的高质量、高寿命的优质耐热、耐磨热作模具钢涂层，然后再用电子束对涂层进行表面熔凝，使涂层与基体形成全面的冶金结合，涂层与基体中间会出现过渡层，这就是理想热锻模具结构材料的过渡区，高效涂层变成工作区，普通热作模具钢形成基体区。此外，采用电子束熔凝技术还可以使材料表面获得了其它的高性能。 本文的模拟结果和生产实践能很好地吻合，证明数值分析理论严谨，数据可靠;这一工作有助于模具失效理论进一步完善与发展—由经验分析走向定量分析、定性分析，这就是本文的理论价值和主要创新点。