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日趋严格的环境与资源约束，使绿色制造显得越来越重要，绿色制造将成为21世纪制造业必须遵循的基本原则和发展趋势。绿色制造是一种制造哲理和思想，它是社会持续发展思想在制造领域的具体化。
在绿色产品的开发、制造中，有些问题是难以预测的，如果绿色产品设计存在潜在的问题，等到产品实际生产、使用或报废处理时才发现，会造成比较大的浪费及延长产品开发周期。虚拟绿色制造可有效解决上述问题。虚拟制造技术为设计者提供了一个设计产品和评估可制造性的环境，产品设计中的潜在问题（性能、成本、制造、装配等问题），可及早被发现，同时产品的一些指标也能被预测，虚拟制造技术可为产品制造者提供较理想的产品加工工艺路线和产品装配方案。
1 绿色制造的涵义
绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的先进制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，资源效率最高。
绿色制造是用绿色材料、绿色能源，经过绿色的生产过程（绿色设计、绿色工艺技术、绿色生产设备、绿色包装、绿色管理等）生产出绿色产品。
2 虚拟制造在绿色制造中的应用
虚拟制造可完成产品的绿色设计；可实现产品加工过程、工作过程、装配过程、拆卸过程、回收处理过程的仿真；可评估产品的功能性、经济性、全生命周期内对环境的影响程度，以及评价能源和资源利用率，为设计人员提供产品设计改进的依据；可提高产品的设计质量，减少设计缺陷，优化产品性能；可提高工艺规划和加工过程的合理性，优化制造质量；通过生产计划的仿真，可以优化资源配置和物流管理，实现柔性制造和敏捷制造，缩短制造周期，降低生产成本。虚拟制造在绿色制造中的应用见图1。

2.1 绿色材料的模拟仿真
要实施绿色制造首先要实现绿色材料设计。材料微观模拟与设计将对材料制备工艺中微观过程、原子（分子）生长动力学等进行模拟，从而实现新材料成份—工艺—结构—性能优化设计。材料建模和模拟用来帮助理解和分析材料的结构、性质和加工工艺。可以模拟材料的弹性、塑性、应力、应变、开裂等特性；模拟材料从弹性、弹塑性到破坏、发生、发展的全过程；材料微观组织结构的虚拟失效分析；可以进行液态金属精炼过程的计算机模拟、铸造工艺的计算机模拟、材料凝固过程微观组织模拟、热轧带钢组织性能预报、奥氏体—铁素体转变的计算机模拟和塑性成形工艺模拟。目前正向多场模拟（如耦合织构、位错、相变、损伤、修复、复合材料分析等）和多尺度模拟（宏观—传统有限元法模拟，微观—分子动力学模拟）方向发展。
2.2 热加工工艺模拟
应用计算机工艺模拟技术可进行多项数值模拟、物理状态模拟与工艺过程模拟，并与工艺专家软件系统相结合，选择最佳的工艺参数（如温度、时间等），并且对工艺过程中可能产生的缺陷采取相应的对策，有效地减少了试验费用、作业时间，并节约能源，保证加工质量，最大限度地控制和预防污染。
数值模拟是热加工工艺模拟最重要的方法。
1）三维造型。将模拟对象（铸件、锻件、焊接结构件等）的几何形状及尺寸以数字化方式输入，成为模拟软件可以识别的格式。
2）宏观模拟仿真。目的是模拟热加工过程中材料形状、轮廓、尺寸及宏观缺陷（变形、残缺、皱折、缩孔、缩松、气孔、夹渣等）的演化过程及最终结果。为达到上述目的，需建立并求解一些物理场、温度场、应力、应变场、流动场的数理方程。
3）微观组织及缺陷的模拟仿真。目的是模拟热加工过程中材料微观组织（枝晶生长、共晶生长、粒状晶等轴晶的转变、晶粒度大小、相转变等）及微观尺度的缺陷（混晶、偏析等）的演变过程及结果。
2.3 产品的结构及外形设计
在计算机上（虚拟环境）建立产品数字模型，即虚拟样机，并在计算机上对
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