硅錳合金彈簧鋼力學(xué)性能研究.pdf

1、彈簧及彈性元器件廣泛應(yīng)用于鐵道車輛、飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)等機(jī)械行業(yè)，是重要的承載零部件。在其長期服役過程中，主要失效形式有兩種:應(yīng)力松弛和疲勞斷裂。彈簧應(yīng)力松弛和疲勞試驗(yàn)的常見加載方式主要有拉伸壓縮和彎曲二類，本文針對矩形截面硅錳彈簧鋼進(jìn)行扭轉(zhuǎn)應(yīng)力松弛試驗(yàn)研究，同時進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)。
　　 本文課題特別設(shè)計(jì)制作了新型應(yīng)力松弛試驗(yàn)裝置，基于該裝置，可以研究扭簧在不同溫度下的剪切模量變化規(guī)律、應(yīng)力松弛變化規(guī)律。完成了六組矩形截面扭簧

2、的常溫和高溫應(yīng)力松弛試驗(yàn)，通過扭矩的變化規(guī)律，總結(jié)出剪切模量的變化規(guī)律及應(yīng)力松弛的變化規(guī)律，建立了硅錳合金彈簧鋼剪切模量關(guān)于溫度和時間的綜合影響函數(shù)和應(yīng)力松弛的曲線方程。
　　 文中通過自由扭轉(zhuǎn)理論計(jì)算、ABAQUS有限元模擬計(jì)算，分析了扭簧內(nèi)部的應(yīng)力分布規(guī)律，確定了扭轉(zhuǎn)加載下剪應(yīng)力的分布特征，為分析扭簧的應(yīng)力松弛和疲勞性能奠定了基礎(chǔ)。兩種計(jì)算方法的相對誤差在2.5％以內(nèi)。
　　 經(jīng)過一年的常溫應(yīng)力松弛試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)常溫下扭

3、簧應(yīng)力松弛比較緩慢，最大切應(yīng)力幾乎是沿一條水平線上下波動，相對穩(wěn)定，表明硅錳合金彈簧鋼常溫下抗應(yīng)力松弛性能好。經(jīng)過100小時的高溫應(yīng)力松弛試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)扭簧的剪切模量和最大切應(yīng)力隨溫度的升高而線性降低:在初期的10～20小時內(nèi)，剪切模量和最大切應(yīng)力隨時間下降速度比較快，之后下降緩慢;溫度在300℃以內(nèi)，剪切模量和最大切應(yīng)力隨時間的增長而緩慢減小;溫度在300℃～400℃間，剪切模量和最大切應(yīng)力隨時間而顯著減小，且減小率隨溫度的增加而線性增大