工业制造金属管材作为横截面金相分析显微镜
在早期工业制造中，金属管材作为横截面中空且环向封闭的特殊型材，在
各种流体介质输送工程中具有广泛的应用背景。由于流体输送目标有其特
定的方向和位置，需要输送管线能够转变方向，因而随即出现了将直管弯
曲成形为所需角度的弯管成形技术。在近代工业制造领域，又因管材特殊
的中空结构易于实现产品的轻量化和强韧化，同时兼具低能耗、高功效以
及吸收能量等优异性能，r因此，不仅在任意布局的流体输送工程中得到大
量应用，而且作为承载、抗碰撞冲击(缓冲)的结构零件，迸一步得到了广
泛应用。特别是近年来，随着飞机、汽车、船舶等各种运动机械朝向轻量
化制造技术发展的趋势，给管材弯曲及高强度管型构件制造带来了新的发
展机遇。
面对各种类型高精密管材弯曲构件日益增长的市场需求，近些年来数
字化制造技术被引入管材弯曲加工，这使得管材弯曲的基础理论和技术研
究显得越来越重要，其对生产实践的指导作用也越来越受重视。由于薄壁
管材弯曲时受多重因素交互影响导致弯曲成形机理错综复杂，以及缺乏理
论指导和工艺技术落后的现状，长期以来在弯管生产中的各种变形缺陷一
直没能得到很好解决，严重制约了弯管成形技术的发展和弯曲质量的提高
，因此，在新世纪工业发展中，金属管材的弯曲理论、变形缺陷以及弯曲
工艺技术的研究，开始受到塑性成形领域的特别关注。
管材弯曲理论及成形缺陷的研究
金属管材弯曲成形，是一个材料性能、几何结构以及变形条件等多因
素耦合的复杂变形过程，既有材料非线性又有几何非线性及边界非线性，
既包括大变形、小位移又包括小变形、大位移，既要计及弹性变形又要计
及塑性变形。尽管从宏观上来看，管材弯曲时材料的变形和位移具有一定
规律性，但其变形实质不仅仅是弹性和塑性问题，而且还涉及固体力学、
结构力学以至黏弹塑性问题。基于这样复杂的材料、力学及弹塑性问题，
目前国内外学者的研究主要集中在理论解析与基础试验相结合的变形机理
研究，以及数值模拟与实际弯曲试验相佐证的弯曲缺陷产生、防止措施的
工艺性研究两个方面。
管材弯曲变形机理及有限元模拟的研究
管材弯曲与板村弯曲在整体变形方面具有相近的性质，但管村横截面中
守卫环向无边界的结构导致其弯曲变形远比板弯曲复杂。特别是构成管村
的材料沿半径方向不连续，通过管壁厚即脱离了连续介质力学的范畴，这
是管村弯曲变形机理研究进展缓慢的主要原因之一。近年来，计算机有限
元技术的t速发展，为管材弯曲机理研究和弯曲技术发展提供了重要的辅助
性支持作用。
