通常自由锻较少产生缺陷，但对于核电大型锻件的自由锻，产生缺陷的机率要高很多，因此有必要对这类自由锻进行CAE仿真以预见这类缺陷，从而避免大的经济损失。本文基于中国二重核电水室封头项目，为使封头在后续的拉深和冲孔后，不使超声波探伤超标和减少裂纹，获得较高的质量，就必须对封头在制坯阶段加以研究，且大型饼类锻件以镦粗变形为主锻制而成，水压机生产的大型饼类锻件废品率较高，存在的主要问题是超声波探伤时锻件内部中心区域出现大面积密集性缺陷。核电大型饼类锻件中心区域的缺陷是由材料特性和所处的力学条件共同作用所致，从力学角度，基于刚塑性有限元软件平台DEFORM，以二重提供的模型为研究对象，采用数值模拟和理论分析的方法，首先对平板镦粗圆柱体进行了数值模拟和有限元分析，其次对锥形板镦粗圆柱体进行了数值模拟和有限元分析，最后对中国二重在水室封头项目中1：3凸台的压制方案进行了数值模拟与有限元分析。 本研究用平板镦粗不同高径比的圆柱体，分析了在非均匀温度场下，变形体难变形区及中心区域随压下量的应力、应变的变化，研究了难变形区尺寸与压下量的关系，及不同高径比下变形体中心区域所处的应力与瞬时高径比的关系及中心区域激烈剪切带形成的机理。得出在核电饼类锻件的现场制造过程中，应该优先选取H0/D0≤1．0的毛坯进行镦粗。用锥形板镦粗不同高径比的圆柱体，分析了锥形板镦粗圆柱体过程中，应力、应变、温度场的变化，从而得出在用锥形板镦粗圆柱体时，当瞬时高径比小于1时（此时毛坯端面与砧子已完全接触），中心点径向应力由拉应力转变为压应力，从而使坯料处于三向压应力状态，且内部变形较平板镦粗时均匀。在对中国二重水室封头项目中1：3凸台的压制模拟中，分析了1：3封头试验板坯成形工艺的可行性及工艺参数，模拟了板坯变形的整个过程，得到了坯料中分布的力能参数，比较了三种成型带凸台饼类锻件的板坯成形工艺方案，得出了最佳的工艺方案。并用于1：3现场试制，完成了二重核电水室封头带支撑凸台的锻件模拟实验。