金属管型构件具有轻量、成形性良好、可吸收冲击能等优异性能,随着使用率越来越高,对其精确成形的要求也越来越严格。中小直径无缝管一般经过冷轧、冷拔或者挤压加工得到,其内部存在着沿特定方向分布的织构,导致管材的性能在各个方向上有所差异,即各向异性,这对管材的变形行为影响很大。而管独特的中空结构,使得相关的数学解析较板材复杂很多。本研究通过试验的方法证实了小直径金属管材中各向异性的存在,并介绍了管材各向异性的表征方法;在软件ABAQUS中设置了多种各向异性模型,借助有限元技术研究了各向异性对管材弯曲、缩口成形性能的影响;最后讨论了直径稍大管材在环向拉伸测试中的行为表现。研究内容主要包括以下几个方面:(1)通过壁厚1mm的3种直径(φ8/10/12mm)、2种材料(1Cr18Ni9Ti/5A03)管材的单向拉伸试验,获得了相关力学性能参数和曲线;测量了管材在不同伸长率下的内、外径,计算发现管内、外侧的周向应变值不相等,且小伸长率下二者差异明显,随着伸长率的增加,二者差异逐渐减小。由此说明管材各处变形并不统一,即管材并非各向同性。(2)利用宏观单向拉伸试验测得的数据,分别计算了管内、外侧的收缩应变比CSR_d和CSR_D。基于管回转面内各向同性而厚向异性的假设,在ABAQUS软件中分别定义了管材单向拉伸的各向同性模型、仅考虑CSR_D的厚向异性模型、仅考虑CSR_d的厚向异性模型以及综合考虑CSR_D和CSR_d的厚向异性分层模型。通过与试验结果的对比分析,确立了研究所用的最优厚向异性模型。(3)参考上述选定厚向异性模型的定义方法,定义了管材回转牵引弯曲成形的有限元模型,通过与各向同性模型模拟结果和试验结果的对比,分析了厚向异性对管弯曲成形性的影响。(4)介绍了通过XRD测定直径40mm、壁厚4mm的X65钢管原始织构信息,并利用基于晶体塑性理论的虚拟实验计算出管材沿轴向、环向和介于二者之间的45°方向的塑性应变比,再引用计算值来定义基于Hill48各向异性屈服准则的管缩口成形各向异性有限元模型,重点分析利用该方法表征的各向异性对管缩口成形性的影响。(5)利用直径34mm、壁厚2mm的1Cr18Ni9Ti管材,结合试验、理论及有限元方法研究了管材环向拉伸新方法—标距段悬空环向拉伸—的可行性,通过与标距段有摩擦环向拉伸模拟结果的对比,分析了新方法的优缺点以及环状试样的变形特点。