管材彎曲力學(xué)模型金屬型材樣品分析圖像顯微鏡
金屬型材經(jīng)過(guò)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(gòu)、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(fù)雜，至今還沒有開發(fā)出相應(yīng)的試驗(yàn)方法來(lái)檢出它的異向性指標(biāo)，因此，
為了掌握管材在各個(gè)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(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)全過(guò)程進(jìn)行了相應(yīng)的有限元模擬
分析，但這僅是認(rèn)識(shí)和理解管材力學(xué)性能的開始，還有很多尚未被認(rèn)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(gòu)，對(duì)其在不同釙
載荷作用下可能發(fā)生的各種力學(xué)響應(yīng)，必須從多方面開展大量試驗(yàn)和研究
，才能全面認(rèn)識(shí)和理解管材的材料屬性與結(jié)構(gòu)屬性。
管材彎曲力學(xué)模型的研究
管材彎曲時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的假設(shè)可以使分析和計(jì)算得到簡(jiǎn)化。在彎
曲的初等理論中，由于忽略其他方向的應(yīng)力，將管材彎曲近似為簡(jiǎn)單應(yīng)力
狀態(tài)（切向受拉及受壓）分析時(shí)所得結(jié)果，對(duì)于小曲率變形來(lái)說(shuō)是允許的
。當(dāng)彎曲曲率較大時(shí)，則不宜忽略彎管橫截面廚向應(yīng)力和徑向應(yīng)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(yīng)變，在平面應(yīng)變假設(shè)條件下，推導(dǎo)出板彎曲中應(yīng)力及彎矩的
經(jīng)典數(shù)學(xué)計(jì)算方法。實(shí)際上，在管材彎曲曲率較小時(shí)，同樣可以忽略彎管
橫截面扁化畸變，而近似認(rèn)為管材彎曲處于平面應(yīng)變狀態(tài)而使分析大為簡(jiǎn)
化。
在實(shí)際管材彎曲變形分析時(shí)，管的橫截面結(jié)構(gòu)構(gòu)形及模具結(jié)構(gòu)和各種
工藝條件等多方面的復(fù)雜影響，導(dǎo)致利用目前所能建立的簡(jiǎn)單力學(xué)模型進(jìn)
行的分析，還只停留在獲取定性結(jié)果的層面。試驗(yàn)及研究結(jié)果表明，在這
種假設(shè)條件下計(jì)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(shí)際彎曲試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果之間的誤差是可以接受的。當(dāng)然，這里存在一個(gè)尺
度問題，即什么情況下允許采用怎樣的應(yīng)力應(yīng)變假設(shè)來(lái)簡(jiǎn)化分析，還需要
進(jìn)一步研究并借助于試驗(yàn)驗(yàn)證和有限元輔助分析。
