螺旋弹簧临界屈曲失稳的平衡方程

摘要

目前,针对螺旋弹簧失稳现象的研究主要基于当量柱模型,将弹簧等效为柱模型,忽略其绕轴线的转动.该文建立了三维螺旋弹簧模型,通过曲线Frenet坐标系和主轴坐标系,建立了描述弹簧螺旋中心线的空间变形和截面扭转变形的平衡方程.采用小变形假设,通过对弹簧挠度变量采用Taylor级数展开,并忽略其高阶小量,平衡方程可以被简化为扭转角和弧长的函数,使获得方程的数值解成为可能.同时,讨论了作用于弹簧圆心位置的轴向力引起的弹簧约束端反作用力,为平衡方程的求解确定了边界载荷条件.该文的研究工作为进一步研究受压螺旋弹簧的后屈曲性奠定了基础.