金屬異型鋼管管材能夠滿足產品輕量化、強韌化和低消耗等要求，在航空航天、船舶、化工等高技術領域得到了廣泛應用。隨著對產品成形精度要求的不斷提高，異型鋼管零件的空間形狀越來越復雜，加工難度也越來越大。管材塑性彎曲成形是一個集材料非線性、幾何非線性和邊界條件非線性于一體的復雜過程，彎曲成形后容易產生回彈、外側壁厚變薄甚至開裂、內側壁厚增大乃至失穩起皺、橫截面畸變等質量缺陷。因此，利用科學的方法減少彎管成形缺陷對于提高彎管一次性成形率和裝配精度具有重要的理論意義和實用價值。

　　本文重點介紹了管材力學性能參數確定、彎管成形質量理論計算模型構建、管材彎曲有限元模型建立、彎管成形質量的影響因素及影響規律分析以及工藝參數優化技術等。主要研究內容如下：

　　(1)通過管段拉伸試驗分析管材力學性能變化規律，提出了基于神經網絡的管材力學性能參數確定方法，為提高成形質量預測精度奠定了基礎;應用塑性成形原理建立管材沿切向和周向的力學平衡微分方程，分析了管材彎曲過程中的應力-應變狀態;提出應變中性層和應力中性層位置的計算方法，在此基礎上，求得管材塑性彎曲力矩。

　　(2)分析了管材塑性彎曲成形后的回彈、橫截面畸變和壁厚變化產生機理，提出并構建了基于管材本構關系的回彈預測模型，從力學性能的角度解釋了回彈的產生機理;建立了考慮橫截面畸變的三向應變公式，根據管材彎曲變形特點.推導出彎管橫截面內、外徑短軸變化率的理論計算公式;在考慮橫截面畸變交互影響的前提下，推導出壁厚變化計算公式，分析了管材彎曲成形極限。

　　(3)基于數值模擬技術實現異型鋼管塑性彎曲成形過程有限元建模，建立包括材料參數、幾何參數和工藝參數在內的全參數化有限元模型，分析彎管成形過程中的應力一應變分布狀態，驗證理論分析的正確性;通過1.S-PREPOST二次開發實現彎管成形質量數據的自動提取，并利用反算法和坐標變換實現多彎段管材的空間形態預測。

　　(4)在管材塑性彎曲成形有限元模型構建的基礎上，針對各參數對彎管成形質量的影響規律進行分析研究。分祈認為，芯軸間隙、芯軸伸出量、壓模壓力和助推力是影響彎管成形質量顯著的工藝參數;根據管材彎曲力矩建立管材力學性能參數、幾何參數以及彎曲半徑等與壓模壓力的函數關系，解決了壓模壓力初值和助推力取值范圍難以確定的問題，以四個顯著性工藝參數為優化對象，以壁厚減薄率、橫截面畸變率和起皺值小為優化目標，實現基于試驗、神經網絡與粒子群優化算法的管材彎曲工藝參數優化策略。

　　(5)基于以上研究成果，以管材彎曲工藝數據庫為支撐，開發了管材彎曲成形質量預測系統，實現了該系統與其他各分系統的集成運行和資源共享，后結合應用實例對研究成果進行了驗證。 以上是異型鋼管的塑性能力