工業制造金屬管材作為橫截面金相分析顯微鏡
在早期工業制造中，金屬管材作為橫截面中空且環向封閉的特殊型材，在
各種流體介質輸送工程中具有廣泛的應用背景。由于流體輸送目標有其特
定的方向和位置，需要輸送管線能夠轉變方向，因而隨即出現了將直管彎
曲成形為所需角度的彎管成形技術。在近代工業制造領域，又因管材特殊
的中空結構易于實現產品的輕量化和強韌化，同時兼具低能耗、高功效以
及吸收能量等優異性能，r因此，不僅在任意布局的流體輸送工程中得到大
量應用，而且作為承載、抗碰撞沖擊(緩沖)的結構零件，迸一步得到了廣
泛應用。特別是近年來，隨著飛機、汽車、船舶等各種運動機械朝向輕量
化制造技術發展的趨勢，給管材彎曲及高強度管型構件制造帶來了新的發
展機遇。
面對各種類型高精密管材彎曲構件日益增長的市場需求，近些年來數
字化制造技術被引入管材彎曲加工，這使得管材彎曲的基礎理論和技術研
究顯得越來越重要，其對生產實踐的指導作用也越來越受重視。由于薄壁
管材彎曲時受多重因素交互影響導致彎曲成形機理錯綜復雜，以及缺乏理
論指導和工藝技術落后的現狀，長期以來在彎管生產中的各種變形缺陷一
直沒能得到很好解決，嚴重制約了彎管成形技術的發展和彎曲質量的提高
，因此，在新世紀工業發展中，金屬管材的彎曲理論、變形缺陷以及彎曲
工藝技術的研究，開始受到塑性成形領域的特別關注。
管材彎曲理論及成形缺陷的研究
金屬管材彎曲成形，是一個材料性能、幾何結構以及變形條件等多因
素耦合的復雜變形過程，既有材料非線性又有幾何非線性及邊界非線性，
既包括大變形、小位移又包括小變形、大位移，既要計及彈性變形又要計
及塑性變形。盡管從宏觀上來看，管材彎曲時材料的變形和位移具有一定
規律性，但其變形實質不僅僅是彈性和塑性問題，而且還涉及固體力學、
結構力學以至黏彈塑性問題�；谶@樣復雜的材料、力學及彈塑性問題，
目前國內外學者的研究主要集中在理論解析與基礎試驗相結合的變形機理
研究，以及數值模擬與實際彎曲試驗相佐證的彎曲缺陷產生、防止措施的
工藝性研究兩個方面。
管材彎曲變形機理及有限元模擬的研究
管材彎曲與板村彎曲在整體變形方面具有相近的性質，但管村橫截面中
守衛環向無邊界的結構導致其彎曲變形遠比板彎曲復雜。特別是構成管村
的材料沿半徑方向不連續，通過管壁厚即脫離了連續介質力學的范疇，這
是管村彎曲變形機理研究進展緩慢的主要原因之一。近年來，計算機有限
元技術的t速發展，為管材彎曲機理研究和彎曲技術發展提供了重要的輔助
性支持作用。
