随着石油天然气资源需求量的与日俱增,国内油气供需关系产生了巨大缺口,寻找并开发油气资源已日趋紧迫。石油勘探开发已迈向深层油藏、超深层油藏、复杂地层油藏以及海洋油藏,使得石油勘探和钻井开采的难度不断增大。等井径钻井技术可以实现无径损钻井,是实现深井和超深井的技术保障,也是钻井技术发展的必然选择。等井径钻井技术的核心是等井径膨胀管技术,而管材的本构及其膨胀成形理论是发展等井径膨胀管技术的理论基础。本文应用双剪屈服理论,通过理论推导、数值分析和试验验证相结合的方法,重点关注成形过程的膨胀推力、成形后的残余应力和变形情况,为等井径膨胀管技术的选材和结构设计提供参考。论文的主要研究工作和相关结论如下:（1）以套管膨胀推力的理论分析为对象,基于双剪屈服理论,推导了不同材料强化模型下的膨胀推力公式,利用有限元对膨胀推力公式进行了确认和验证。结果显示,理想弹塑性模型推导的膨胀推力误差较大,线性硬化模型和幂指数硬化模型的推导公式误差较小,且幂指数硬化模型的推导公式误差小于5%,可认为是正确解。（2）以双剪屈服理论的有限元程序化为目标,基于双剪屈服理论,推导双剪屈服本构模型的张量表达式。应用Fortran语言,利用ABAQUS软件的UMAT子程序开发接口,完成了本构模型的有限元程序化,成功将其嵌入ABAQUS主程序中,通过算例对子程序的准确性进行了验证。（3）以TWIP钢管膨胀成形过程为数值模拟对象,建立二维轴对称有限元模型,应用双剪屈服理论的UMAT子程序,对不同膨胀率下膨胀管成形过程进行模拟。结果表明,成形过程中应力随膨胀率的增加而不断增大,且双剪等效应力云图呈斜条纹状分布,应力最大值在膨胀直径最大的区域。成形后存在较大的残余应力,且随膨胀率的增加而增大,表明了膨胀成形是不均匀变形的过程,且膨胀率越大变形不均匀度越大。膨胀推力随摩擦因数和膨胀率的增加而增大,显示了摩擦因数是控制膨胀力大小的有效参数。而在变形情况中,轴向收缩量和厚度减薄量都随膨胀率的增大而增加,其增长趋势近似呈线性。轴向收缩量随摩擦因素的增大而迅速下降,厚度减薄量随摩擦因素的增大缓慢增加,揭示了摩擦作用对提高金属塑性流动的影响规律。因此增加摩擦因数以提高金属流动性能,可以降低金属流动的不均匀程度。（4）以TWIP钢管膨胀成形为试验对象,完成目标膨胀率为20%的单根TWIP钢膨胀管的膨胀试验。试验结果显示,膨胀管膨胀成形后,管径扩大,壁厚减薄,实际膨胀率达21.02%;而同尺寸的有限元模型,膨胀后实际膨胀率为21.33%,且应用双剪屈服理论计算的膨胀推力比Mises屈服理论计算值更为贴近实验值,前者相对误差在2%左右。膨胀试验验证了双剪屈服理论应用在TWIP钢材料的适用性和合理性。