胀压成形一体式桥壳是制造汽车桥壳的新工艺,制件无焊缝、质量轻、性能好。在胀压成形工艺中,首先需要对无缝钢管两端进行大变形自由推压缩径,工程实践中缩径管坯出现轴向开裂现象,说明管坯内部存在数值较大的残余应力。本文针对缩径后管坯定径区进行研究,通过理论分析揭示残余应力的产生原因;通过有限元模拟揭示残余应力沿壁厚方向的不均匀分布特性;提出残余应力的扇环样条测量方法,并通过试验验证理论分析、有限元模拟的可靠性。建立管坯自由推压缩径过程的力学模型,揭示出轴向金属的不均匀塑性变形是导致定径区轴向产生残余应力的原因;在缩径后管坯定径区取内、外表面层基元体,基于平衡条件推导出内、外表面层周向残余应力的表达式,揭示出管坯外表面层存在周向残余拉应力,内表面层存在残余压应力。假想在缩径后管坯定径区选取一定轴向长度、一定周向角度的扇环样条,在边界截面上施加与残余应力相反的应力场使边界截面上应力释放为零,分析了扇环样条的轴向、周向变形。针对某轴荷6.5t的胀压成形桥壳管件,建立第一道次推压缩径的有限元模型,通过模拟分析缩径管坯定径区轴向、周向残余应力沿壁厚方向的分布状态,并通过细化管坯有限元网格尺寸,揭示残余应力自管坯内表面至管坯外表面的分布特性。在有限元环境下采用“生死单元法”,结合扇环样条参数的选取原则,在定径区虚拟切取扇环样条,模拟扇环样条边界截面上残余应力的释放,并测量虚拟切取后扇环样条轴向、周向的变形;通过进行不同轴向、周向尺寸参数的扇环样条虚拟切取的模拟,分析扇环样条尺寸参数对变形的影响规律。针对轴荷6.5t胀压成形桥壳进行缩径工程试验,在管坯定径区制取不同参数的扇环样条,通过三维坐标测量仪测量样条的轴向、周向变形,将测量结果与有限元环境下的模拟值进行对比,验证了有限元模拟所得结论的可靠性。