管材胀形实验是一种新的直接测试管材应力应变关系的方法,比传统的单向拉伸实验能更准确地测试管材的力学性能。本文首先对管材胀形过程进行了理论分析。基于椭圆形轮廓线的假设,建立了两端固定状态下管材胀形的解析模型,给出了应力应变关系曲线建立的方法和步骤,探讨了影响椭圆形形状的主要因素,并得出了管材初始胀形区长度、胀形最高点高度和胀形模具的接触角半径对椭圆形轮廓线形状的影响规律:当其他条件一定时,管材初始胀形区长度越长,模具接触角半径越小,轮廓线椭圆的长短半轴比值越大;胀形最高点高度越高,轮廓线椭圆的长短半轴比值越小。其次,对两端固定和两端自由状态下的管材胀形过程进行了有限元模拟。利用Dynaform5.5进行数值模拟,根据模拟所得数据通过理论分析所确立的方法与步骤,建立了应力应变关系曲线,系统分析了初始胀形区长度、胀形最高点高度和胀形模具的接触角半径对椭圆轮廓线的影响规律,通过比较发现所得影响规律与理论分析结果一致。然后,设计并加工了管材自由胀形实验装置和位移测量装置,并进行了不同胀形区长度、不同接触角半径的胀形实验。采集了胀形过程中的液体压力、胀形高度、最高点厚度等。利用实验数据,拟合得到管材胀形后的轮廓线,并通过理论分析的方法,计算得到应力应变关系曲线。结果表明:不同初始胀形区长度所对应的应力应变关系曲线不同,且都低于单向拉伸曲线;接触角半径和胀形区长度对椭圆轮廓线的影响与理论分析和模拟结果是一致的。最后,对SPCC管材胀形过程进行了数值模拟,分析了管材两端固定和两端自由胀形过程中典型应变状态点与胀形区长度之间的关系,并据此进行了两端自由的管材胀形实验,得到了对应的管材破裂成形极限图。