工業(yè)制造金屬管材作為橫截面金相分析顯微鏡

在早期工業(yè)制造中，金屬管材作為橫截面中空且環(huán)向封閉的特殊型材，在
各種流體介質(zhì)輸送工程中具有廣泛的應(yīng)用背景。由于流體輸送目標(biāo)有其特
定的方向和位置，需要輸送管線能夠轉(zhuǎn)變方向，因而隨即出現(xiàn)了將直管彎
曲成形為所需角度的彎管成形技術(shù)。在近代工業(yè)制造領(lǐng)域，又因管材特殊
的中空結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的輕量化和強(qiáng)韌化，同時(shí)兼具低能耗、高功效以
及吸收能量等優(yōu)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(yīng)用，而且作為承載、抗碰撞沖擊(緩沖)的結(jié)構(gòu)零件，迸一步得到了廣
泛應(yīng)用。特別是近年來，隨著飛機(jī)、汽車、船舶等各種運(yùn)動(dòng)機(jī)械朝向輕量
化制造技術(shù)發(fā)展的趨勢，給管材彎曲及高強(qiáng)度管型構(gòu)件制造帶來了新的發(fā)
展機(jī)遇。
  面對各種類型高精密管材彎曲構(gòu)件日益增長的市場需求，近些年來數(shù)
字化制造技術(shù)被引入管材彎曲加工，這使得管材彎曲的基礎(chǔ)理論和技術(shù)研
究顯得越來越重要，其對生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)作用也越來越受重視。由于薄壁
管材彎曲時(shí)受多重因素交互影響導(dǎo)致彎曲成形機(jī)理錯(cuò)綜復(fù)雜，以及缺乏理
論指導(dǎo)和工藝技術(shù)落后的現(xiàn)狀，長期以來在彎管生產(chǎn)中的各種變形缺陷一
直沒能得到很好解決，嚴(yán)重制約了彎管成形技術(shù)的發(fā)展和彎曲質(zhì)量的提高
，因此，在新世紀(jì)工業(yè)發(fā)展中，金屬管材的彎曲理論、變形缺陷以及彎曲
工藝技術(shù)的研究，開始受到塑性成形領(lǐng)域的特別關(guān)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(gè)材料性能、幾何結(jié)構(gòu)以及變形條件等多因
素耦合的復(fù)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(jì)及彈性變形又要計(jì)
及塑性變形。盡管從宏觀上來看，管材彎曲時(shí)材料的變形和位移具有一定
規(guī)律性，但其變形實(shí)質(zhì)不僅僅是彈性和塑性問題，而且還涉及固體力學(xué)、
結(jié)構(gòu)力學(xué)以至黏彈塑性問題?；谶@樣復(fù)雜的材料、力學(xué)及彈塑性問題，
目前國內(nèi)外學(xué)者的研究主要集中在理論解析與基礎(chǔ)試驗(yàn)相結(jié)合的變形機(jī)理
研究，以及數(shù)值模擬與實(shí)際彎曲試驗(yàn)相佐證的彎曲缺陷產(chǎn)生、防止措施的
工藝性研究兩個(gè)方面。
  管材彎曲變形機(jī)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(zhì)，但管村橫截面中
守衛(wèi)環(huán)向無邊界的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其彎曲變形遠(yuǎn)比板彎曲復(fù)雜。特別是構(gòu)成管村
的材料沿半徑方向不連續(xù)，通過管壁厚即脫離了連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的范疇，這
是管村彎曲變形機(jī)理研究進(jìn)展緩慢的主要原因之一。近年來，計(jì)算機(jī)有限
元技術(shù)的t速發(fā)展，為管材彎曲機(jī)理研究和彎曲技術(shù)發(fā)展提供了重要的輔助
性支持作用。

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