管材在壓力管道和流體輸送工程中有大量應用，又由于具有質(zhì)量輕、強韌性好、吸收沖擊功能好等優(yōu)點(diǎn)，容易實(shí)現產(chǎn)品的輕量化和強韌化。因此，近年來(lái)在航空航天、汽車(chē)及船舶制造領(lǐng)域中應用越來(lái)越廣泛。管材橫截面為中空結構，所以其服役狀態(tài)以及拉伸試驗時(shí)所表現的力學(xué)性能和相同材質(zhì)的棒材存在一定差異。

　　目前，對于各種規格尺寸管材的力學(xué)性能試驗方法雖然有所發(fā)展，如直接采用小直徑管拉伸來(lái)獲取材料在管形狀態(tài)下的真實(shí)力學(xué)性能參數，但對于管材的研究還很不充分，各國學(xué)者從不同角度采用不同方法進(jìn)行了大量試驗和有限元模擬分析。諸多研究成果對于逐步認識和掌握管材成形性具有相應的促進(jìn)作用。為了研究材料在管形狀態(tài)下的力學(xué)行為以及受力失穩過(guò)程，北京理工大學(xué)的研究者們采用1Cr18Ni9Ti小直徑薄壁管段進(jìn)行了直接拉伸試驗，借助于有限元方法模擬分析了拉伸全過(guò)程的應力應變分布特征及其拉斷斷口形狀，為管材力學(xué)性能及其成形性分析提供參考。

　　拉伸試驗材料1Cr18Ni9Ti管，原始外徑d0=8mm，壁厚t0=2mm，采用國標規定比例試樣進(jìn)行試驗。為便于夾持并保證均勻拉伸時(shí)標距段處于單向受力狀態(tài)，試樣兩端添加伸入端帶球頭的圓柱形塞頭。在萬(wàn)能拉伸試驗機上進(jìn)行恒位移加載，加載過(guò)程只有下橫梁運動(dòng)，利用引伸計采集載荷-位移數據，處理后在origin軟件中進(jìn)行曲線(xiàn)擬合?？梢钥闯?，1Cr18Ni9Ti管拉伸時(shí)，均勻伸長(cháng)能力很強，總伸長(cháng)率δ＞0.75，最大工程應力產(chǎn)生在拉伸后期，抗拉強度σb≈602MPa。另外，計算所得相關(guān)力學(xué)性能參數如下：E=177GPa，σs=220MPa。σb≈602MPa，塑性系數K=1320MPa，硬化指數n=0.47，δ=0.76，由有限元模擬計算結果可知，管材拉伸分散性失穩階段，細頸區真實(shí)軸向主應力δz和主應變εz沿最小截面（z=0）非均勻分布，內側應力應變值大于外側，這是小直徑薄壁管拉伸初始裂紋產(chǎn)生在內側壁附近的一個(gè)重要原因。除去壁厚中心偏外某一點(diǎn)出現σθ0≈σr0外,同一半徑r處始終保持σz＞σθ＞σr0。另外，最小界面內側的另外兩向主應力值均大于相應的外側主應力值，即σθi＞σθ0及σri＞σr0。

　　實(shí)際拉伸試驗和有限元模擬結果均表明，1Cr18Ni9Ti管拉伸的初始裂紋率先產(chǎn)生在內側壁表面附近的某一區域，多數試樣拉斷面與拉伸軸傾斜約+/-45°，具有剪切斷裂傾向，并且擴展至外側壁表面的最終斷裂線(xiàn)往往不在同一平面上。