维度网讯，韩国材料科学研究所（KIMS）材料加工研究部的Kyung Mun Min和Seonghwan Choi领导的研究团队开发了一种新分析模型，该模型仅利用金属材料的微观结构信息，即可在数秒内预测板材的各向异性力学行为。这项技术能够大幅缩短和降低汽车和电池用金属材料成形工艺设计所需的时间和成本，因其无需复杂的重复实验即可快速预测板材的拉伸和变形方式。

板材广泛应用于汽车车身面板、电池壳体和电子元件。在成形过程中，可能出现撕裂、起皱和局部减薄等不良变形模式。为防止此类问题，需预测材料随方向变化的变形行为。传统方法需要在多个方向进行重复力学测试，或使用高精度计算模型，但后者需要大量计算时间和成本。

研究团队聚焦于晶体学取向，即描述构成金属材料的微观晶体单元——晶粒的排列方式。板材由大量晶粒组成，制造过程通常会在微观结构中产生择优取向，导致同一种金属因施力方向不同而表现出不同变形行为。现有分析模型通常假设所有晶粒均匀变形或承受相同应力条件，但金属材料实际表现出中间变形特征，单靠任何一种假设都无法完全解释。为解决这一局限性，研究团队提出一种新分析方法，通过一个中间变量定量表征这些中间变形特征。该模型基于单个晶粒的晶体学取向，综合计算微观变形行为，并显著提升速度和精度，来预测整个板材随方向变化的变形方式。

该模型已在多种金属材料上验证，包括两种代表性商用不锈钢、工业铝合金和无氧高导电铜（OFHC铜）。模型准确预测了方向相关的变形行为，同时将计算时间从传统高精度分析方法的数小时大幅缩短至仅数秒。研究人员证明，仅利用晶体学取向数据即可快速预测板材的变形行为，无需重复的方向力学测试，显著提高了金属材料成形性评估的效率。

该技术预计可应用于涉及汽车钢板、铝板和铜箔的各种板材成形工艺。特别是在新材料开发早期阶段评估成形性，以及在实际制造环境中的模具设计和工艺优化方面，将发挥重要作用。该模型还有望通过提前预测撕裂和起皱等成形问题来减少试错，提高工艺设计效率并降低制造成本。

KIMS高级研究员Kyung-mun Min表示，这项研究的意义在于提出了一种高效分析方法，仅利用金属材料的微观结构特征即可快速预测成形行为，预计将有助于减少汽车、电池和电子元件中金属板材工艺设计所需的时间和成本。

该研究得到了韩国国家科学技术研究委员会（NST）融合研究组项目的支持。研究结果于2026年4月1日在线发表于《International Journal of Plasticity》，该期刊在JCR分类中排名前1.4%。研究团队计划将该模型的适用性扩展到更广泛的金属成形分析，并进一步开发成能够预测变形过程中性能变化的有限元分析模型，以用于工业应用。