金属管材拉伸试验测横截面金相分析图像显微镜
管与板成形性及成形极限的异同
金届薄壁管与薄板有一定相似之处，就是它们的厚度与面内尺寸相比
均较小，都属于具有薄壁结构的金属型材。但也有完全不同之处，即薄板
的长和宽是开放且有界的，薄壁管仅在轴线方向开放有界，而面内另一方
向的横截面圆周方向却是封闭即无边界的。这表明，它们在厚度和长度方
向有相似性，但另一个面内方向则是完全不同的。弯曲变形时，板坯在任
意方向的材料连续分布，弯管仅在轴向和横截面圆周方向保持材料连续，
而任一直径方向上的材料都呈间断的不连续分布。这使得管弯曲变形的多
重非线性耦台条件中，叉增加了一个村料沿横截面衽向的不连续条件，这
种材料和几何的不连续直接导致径向流动变形不连续，而且沿任意管横截
面半径方向均产生宏观的应力不连续。另外，板坯的周界通常是剪切断面
。包括最终成形后的起皱、橘皮等缺陷常可作为废料被剪切分离，并不影
响产品的成形质量管坯表面是拉拔、轧制或挤压等二次塑性加工面，弯曲
成形后则成为构件表面，且其表面性状直接影响到管形构件的成形质量。
此外-板材可通过单向拉伸试验测算出它的厚向异性，这对板成形性和成形
极限分析是一个非常重要的材料参数：但管村的各向异性理论至今没能建
立，也没能开发出检测及标定其各向异性的方法．这使得管弯曲成形性和
成形极限分析时只能忽略各向异性的影响。由此可见，管材弯曲变形解析
时．需要更多的近似假设和简化条件，这也是管材弯曲理论发展缓慢的主
要原因。
管村弯曲生产中的成形极限分析既涉厦力学又与工程相关．失稳破坏
只是判定其成形极限的一个方丽，但目前即便是对失稳的分析，也只能借
助于板材成形的相关理论。目前还没有建立起管材FLC或FLSC的理论和试验
方法，即使能够利用各种薄壁结构专用有限元软件直接模拟出管弯曲的FLD
，但园存在诸多不确切凼素无法解释而几乎投有实用价值。从另一个角度
来看，薄板和薄壁管塑性成孵有着各自不同的成形性和成形极限指标．板
的成形极限通常仅涉及破裂和起皱(非硬性指标)，而管弯曲则因其服役特
点使得成形极限的定义受到诸多质量因素的左右。因为管材弯曲成形极限
除去出失稳破坏和管壁塌陷(机构损坏)为明显标志咀外，还包括各种壁厚
变化、横截面扁化畸变程度及回弹角度和回弹半径等约束条件，并且这些
约束条件还固行业、使用场台和使用条件不同R有着很大的区别。
