纪念币是国家为了弘扬传统文化和纪念重大历史事件而发行的法定货币。制作精美内涵丰富的纪念币在向世界展示中华源远流长的历史文明和举世瞩目的现代化成就方面起着重要桥梁作用。传统的纪念币设计制造过程主要依赖经验，不能满足社会发展对缩短开发周期、降低成本和提高稳定性的强烈需求。随着有限元法的不断进步，数值模拟技术开始在纪念币压印成形研究领域得到应用。然而由于缺乏对多次压印成形理论、方法和缺陷机理的系统研究，通用CAE软件应用于压印成形数值模拟时出现计算精度低和专业性不强等问题，无法有效地校核多次压印工艺参数和预测成形缺陷。因此，深入研究多次压印塑性变形机理，开发高效稳健的多次压印成形数值模拟专业软件，构建压印成形缺陷预测机制是压印成形行业的当务之急。论文结合国家自然科学基金资助项目“金银纪念币多次压印成形机理及缺陷预测研究”(项目批准号：51275184)，对8节点六面体单元压印成形模拟算法、基于应变梯度理论的压印宏微观本构模型、多次压印工艺塑性变形机理与模拟算法以及闪光线缺陷机理和预测模型进行了深入研究，最终将研究成果应用于压印成形数值模拟专业软件COINFORM，不仅提高了数值模拟的计算精度和稳定性，而且实现了多次压印成形完整的数值模拟过程和成形缺陷的有效预测。为了提高压印成形模拟的计算精度和稳定性，开发了一个新的8节点六面体选择性减缩积分单元。基于假设应变法推导了单元的标准B矩阵，消除近似不可压缩材料的体积闭锁；通过对应变矩阵剪切相关项进行修正，避免了纯弯曲变形时的剪切闭锁；引入物理稳定化沙漏控制算法，有效抑制沙漏模式，提高了单元的计算稳定性，将该单元成功应用于压印成形弹塑性动力显式有限元法。对纪念币压印成形工艺进行了深入研究，分析了尺寸效应的主要来源；从晶体位错的Taylor模型出发，在CMSG理论框架内建立了纯银材料压印成形的应变梯度塑性模型，通过材料宏微观实验确定了本构模型参数；采用局部区域的最小二乘法计算等效塑性应变梯度，开发了压印成形梯度塑性有限元程序，提高压印成形模拟精度。在分析多次压印成形工艺的基础上，设计简单模压实验研究多次压印加卸载规律，提出多次压印成形的塑性变形机理是不均匀塑性变形引起的工件再次加载时“伪平衡”状态向平衡状态转化过程；开发了有限元隐式增量算法分析多次压印卸载过程；通过基于动力显式有限元法的压印加载分析和基于隐式增量有限元法的压印卸载分析相结合，COINFORM系统实现了完整的纪念币多次压印成形数值模拟过程。通过典型纪念币模型的压印实验详细分析了压印成形过程中金属的流动状态和闪光线缺陷分布；提出坯饼印模接触界面摩擦力的径向分量是产生闪光线缺陷的主要原因；改进了纪念币压印成形摩擦模型，提高了摩擦行为数值计算的稳定性；建立径向摩擦功模型有效地预测了压印中的闪光线缺陷。综上所述，本文初步建立了纪念币多次压印成形理论体系和缺陷预测机制，为国内相关造币企业降低制造成本，缩短研发周期，发挥主观能动性创造更多精美的纪念币提供有效的理论指导。