斜圈弹簧应力松弛的分析与计算及其测试装置的研究

摘要

斜圈弹簧以其独特的结构特点和力学性能被广泛地应用于电力、密封、医疗及交通等领域。无论是以何种功能使用，斜圈弹簧都有着优于普通弹簧的性能。但是，斜圈弹簧在应用过程中长期处于高温压缩状态，必会产生应力松弛现象。然而，国内对斜圈弹簧的设计、制造、检测及失效预防等方面的研究还处于起步阶段。尽管已有学者对斜圈弹簧的应用范围、材料、制造工艺、热处理、电接触特性及力学性能等方面进行了研究，但对其应力松弛失效方面的研究较少。因此，对斜圈弹簧应力松弛现象的研究具有重要的理论和实用价值。
　　斜圈弹簧应力松弛理论分析。首先，本文以微段斜圈弹簧为研究对象，将其简化为一端固定的当量悬臂梁，对其受力状态进行了分析。通过数值计算，推导出了斜圈弹簧径向力和变形的计算式，即刚度计算式，并利用有限元模拟仿真和简化的方法验证了计算式结果的准确性。其次，在刚度计算式的基础上，推导出了斜圈弹簧的应力计算式，其计算结果和ANSYS所得结果吻合较好；最后，根据应力松弛的基本含义，分析得到了斜圈弹黄应力松弛的理论计算式，并分析了应力松弛率对弹簧应力松弛的影响。
　　斜圈弹簧应力松弛的ANSYS有限元仿真分析。建立了斜圈弹簧的数学模型，在此基础上，利用MATLAB及Pro/E软件建立了斜圈弹簧的有限元模型；求得了斜圈弹簧在载荷作用下应力的衰减情况；分析了环境温度对松弛行为的影响。此外，通过回归处理应力松弛曲线，得到了斜圈弹簧在不同环境温度下的松弛动力学方程，并由此推算出了斜圈弹簽在服役20年以后的应力损失率，为其寿命评判提供了可靠的依据。
　　斜圈弹簧应力松弛测试装置的研究。通过分析不同类型的斜圈弹簧及应力松弛测试装置的主要技术指标和性能要求，确定了斜圈弹簧应力松弛测试装置的总体方案，并对其各个模块进行了设计，最后提出了斜圈弹簧应力松弛测试装置的结构设计方案。

目录

声明

1 绪论

1.1 论文的研究背景与意义

1.2 研究现状

1.3 主要研究内容

2 斜圈弹簧力和变形关系式的推导

2.1 引言

2.2 斜圈弹簧触指的结构要求及其几何参数

2.3 斜圈弹簧的受力分析

2.4 斜圈弹簧力和变形关系式的推导

2.5 斜圈弹簧力和变形关系式的验证

2.6 本章小结

3 斜圈弹簧应力松弛的计算

3.1 引言

3.2 斜圈弹簧的应力分析

3.3 斜圈弹簧的应力变形关系分析

3.4 斜圈弹簧的应力松弛计算

3.5 本章小结

4 基于有限元的斜圈弹簧应力松弛分析

4.1 引言

4.2 有限元方法与ANSYS

4.3基本理论

4.4 斜圈弹簧空间曲线参数方程的建立

4.5 斜圈弹簧应力松弛的有限元分析

4.6 本章小结

5 斜圈弹簧应力松弛测试装置的研究

5.1 引言

5.2 斜圈弹簧应力松弛试验的难点与关键技术

5.3 斜圈弹簧应力松弛现象及其主要特性指标

5.4 斜圈弹簧应力松弛测试装置总体方案的确定

5.5 加热炉体及温控模块设计

5.6 加载模块的设计

5.7 数据采集模块的设计

5.8 运动控制模块的设计

5.9 斜圈弹簧应力松弛测试装置结构设计

5.10 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献