矩形管作为一种经济高效的型材,在各个行业都发挥着不可或缺的作用,然而矩形管的生产成形过程出现的回弹及裂纹缺陷损害了经济效益,因此有必要对其进行研究。本文通过数值模拟和试验相结合的方法,对矩形管辊弯成形过程进行研究,揭示工艺参数对辊弯过程中的回弹量及损伤值的影响规律,得出最佳工艺优化方案,为工厂实际生产提供理论指导。采用拓扑映射原理进行轧辊孔型辊花设计,并根据试验所得矩形管孔型验证设计孔型的准确性,进而分析摩擦系数、轧辊转速、轧辊直径、圆管初始直径和圆管厚度等工艺参数对辊弯过程成形管截面节点的厚度分布,从而得出管材辊弯过程的金属流动规律。构建辊弯成形回弹模型,利用MARC软件进行计算,提取模拟所得的矩形管厚度、尺寸数据与试验结果进行对比,结果表明回弹仿真模型的准确性高。并基于此模型分别研究管厚、管径、机架间距、压下量分配方式和材料屈服强度等单一参数对矩形管件回弹量的分布影响规律。为实现对矩形管辊弯成形所产生裂纹的精准预测,利用Oyane韧性断裂准则进行研究,以304不锈钢管为研究对象的,通过对标准试件、带圆角试件和剪切试件进行有限元模拟和拉伸试验,标定出基于304不锈钢的Oyane准则的材料参数。通过将断裂准则耦合到有限元模型进行断裂损伤值的计算,分析轧辊转速、管厚和角部半径对矩形管辊弯过程损伤值的分布影响,得出对损伤值影响较大的参数。本文基于响应面法分析辊弯成形过程各工艺参数对成形管回弹量和损伤值的影响规律,借助于多元非线性回归软件Design-Expert,建立矩形管回弹和裂纹响应面模型,进行响应模型的方差分析,得到了响应模型的数学表达式,确定出对回弹及裂纹有较大影响的因素,最终得出最佳工艺优化方案。