采用金属快速成形技术能够快捷地制造出复杂形状的金属零件,目前已经越来越受到企业和科研机构的重视。对快速成形制件质量的研究是控制成形制件质量的关键。温度作为成形过程中的核心要素,对制件的质量有着决定性的影响作用,通过有限元法实现成形过程温度场的仿真可以预知工艺参数对温度的影响作用；通过耦合有限元法和元胞自动机可以再现快速成形过程的晶体组织形成过程。本文研究了快速成形的加工机理以及微观组织的形成机理,建立了成形过程的热行为模型以及组织演变模型,利用计算机技术对成形过程的温度场以及微观组织进行了仿真研究。主要研究工作有以下几点：(1)在大量查阅国内外文献的基础上,对国内外相关研究现状和发展趋势进行全面的综述,阐述研究的必要性及其意义。(2)研究金属材料对激光的吸收作用并确定熔覆功率的求解方法,对成形过程中的热行为进行描述,利用ANSYS的热力学模块再现成形过程的温度变化情况,并对关键工艺参数对温度场的影响作用进行分析研究。(3)阐述金属晶体的形核和长大机理,为晶体组织的仿真模拟提供理论依据,并说明用元胞自动机方法去模拟微观组织的可行性和优越性。(4)基于晶体的形核和生长机理建立纯金属晶体组织形成的元胞自动机模型,该模型需要能够实现晶粒的择优生长。(5)研究宏微观的耦合算法,将建立的宏观有限元模型和微观元胞自动机模型进行耦合以实现对快速成形晶体组织的模拟,并对仿真结果进行研究。通过一个图形用户界面来实现对仿真过程的时时控制。