矩形截面管塑性弯曲应力分析金相图像显微镜
矩形截面管塑性弯曲的近似分析
基于结构的特殊需要，各种材质及形状尺寸的异形截面管不断涌^工业领
域，其中．矩形截面管的应用范围较为广泛，但目前对于矩形截面管弯曲
的变形行为和特征还不十分了解，因此．需要参考矩形截面梁的弯曲理论
．并借助于现有圆管弯曲的近似理论咀及有限元方法，展开矩形截面管弯
曲过程的应力应变分析。
矩形截面管塑性弯曲应力分析
矩形截面管的横截面长宽比相差不是很大时，外加弯矩的弯曲过程将处
于三维应力应变状态，但考虑到目前矩形管弯曲也需借助于相应模具的约
束来实施．即弯曲内口侧始终被限制在弯模工作凹槽内，而位于外凸侧管
壁在弯曲变形区内同样受到压紧块口槽的约束，因此，为了简化分析，暂
且忽略管坯厚度(垂直f弯曲平面)方向的变形。将弯曲看作平面应变问题。
假设弯曲横截面始终保持为平截面，并且等效应力i与等效应变F符台拉伸
试验的应力应变关系。即单一曲线假设。根据塑性争量理论，将弯曲过程
中切向既无伸长又无缩短的金属层面
中、大截面薄壁矩形管弯曲时，内凹侧管壁不仅具有挠曲倾向，而且
很容易因管壁面失稳而发生起皱。受两侧直管壁及角部面内弯曲的影响，
所形成的皱曲与大面积区域性失稳相似，且带有局部管壁塌陷的特征，这
与一般板拉深法兰外缘较密集的起皱方式有很大区别。另外，由于弯曲切
向拉、压变形的影响，矩形管弯曲时同样发生管壁厚变化，即内凹侧管壁
增厚及外凸侧管壁变薄，甚至外凸侧角部发生开裂等，受角部约束的影响
，壁厚变化沿横截面的分布因位置和变形条件而异。此外，与所有金属塑
性变形一样，矩形管弯曲卸载后同样会产生回弹。总之，矩形管弯曲变形
机理与圆管弯曲基本相同，可能产生的缺陷形式也与圆管弯曲有一定的相
似性，但因横截面结构不同使得缺陷产生的规律性更为复杂。
矩形截面管弯曲的有限元分析
为了研究矩形截面管弯曲变形，利用有限元方法进行了大量的模拟工作
，借以辅助分析弯曲应力应变分布规律及其可能发生的弯曲成形缺陷。
