管材彎曲力學模型金屬型材樣品分析圖像顯微鏡

  金屬型材經(jīng)過一次塑性加工（型材制造），往往因晶粒擇優(yōu)取向、亞
晶結(jié)構、胞狀組織及雜質(zhì)的斷續(xù)排列等，產(chǎn)生與外力作用方向大致有一定
規(guī)則的異向性，而管材經(jīng)軋制、拉拔或擠壓加工后，所形成的異向性非常
復雜，至今還沒有開發(fā)出相應的試驗方法來檢出它的異向性指標，因此，
為了掌握管材在各個方向的變形特性，我們已經(jīng)開展了管材軸向壓縮、徑
向壓縮以及管段環(huán)向拉伸試驗，并對試驗全過程進行了相應的有限元模擬
分析，但這僅是認識和理解管材力學性能的開始，還有很多尚未被認知的
變形現(xiàn)象需要挖掘和揭示。由于管材具有特殊的空心結(jié)構，對其在不同釙
載荷作用下可能發(fā)生的各種力學響應，必須從多方面開展大量試驗和研究
，才能全面認識和理解管材的材料屬性與結(jié)構屬性。

  管材彎曲力學模型的研究
  管材彎曲時，應力應變狀態(tài)的假設可以使分析和計算得到簡化。在彎
曲的初等理論中，由于忽略其他方向的應力，將管材彎曲近似為簡單應力
狀態(tài)（切向受拉及受壓）分析時所得結(jié)果，對于小曲率變形來說是允許的
。當彎曲曲率較大時，則不宜忽略彎管橫截面廚向應力和徑向應力的作用
。Hill在其板材一般性彎曲理論中，曾假定板料屬于理想剛塑性材料且略
去寬度方向應變，在平面應變假設條件下，推導出板彎曲中應力及彎矩的
經(jīng)典數(shù)學計算方法。實際上，在管材彎曲曲率較小時，同樣可以忽略彎管
橫截面扁化畸變，而近似認為管材彎曲處于平面應變狀態(tài)而使分析大為簡
化。
  在實際管材彎曲變形分析時，管的橫截面結(jié)構構形及模具結(jié)構和各種
工藝條件等多方面的復雜影響，導致利用目前所能建立的簡單力學模型進
行的分析，還只停留在獲取定性結(jié)果的層面。試驗及研究結(jié)果表明，在這
種假設條件下計算得出彎管平均壁厚變化以及橫截面扁化畸變的結(jié)果，與
實際彎曲試驗測試結(jié)果之間的誤差是可以接受的。當然，這里存在一個尺
度問題，即什么情況下允許采用怎樣的應力應變假設來簡化分析，還需要
進一步研究并借助于試驗驗證和有限元輔助分析。

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