螺旋压缩弹簧应力松弛特性分析及服役寿命预测
发布时间：2021-09-08 09:16
弹簧是航天航空及现代武器装备领域广泛使用的一种弹性元件。疲劳断裂和应力松弛是弹簧的主要失效形式,在航天航空飞行器长期工作或现代武器装备长期贮存的过程中,机构中的弹簧往往会出现应力松弛现象。由于应力松弛导致弹性元件性能下降或失效将影响整个系统的正常运行。因此,对弹簧应力松弛规律进行研究,对其服役寿命进行预测具有重要的工程应用价值和意义。本文以某型飞机舱门上位锁中的弹簧为研究对象,通过应力松弛试验、理论推导及数值模拟研究了高温下螺旋压缩弹簧的应力松弛特性,并对室温下弹簧应力松弛服役寿命进行预测。首先,针对传统弹簧应力松弛测试方法存在的缺陷搭建了弹簧应力松弛连续动态测试装置。该测试装置能够保证应力松弛试验加载位移恒定,并实时监测载荷变化。利用测试装置针对某飞机舱门锁机构中的螺旋压缩弹簧在不同温度及不同载荷条件下分别进行应力松弛试验,得到其松弛动力学曲线,并基于Arrhenius模型建立了弹簧在室温下的应力松弛服役寿命预测模型。其次,基于应力松弛和蠕变现象在机理上的统一性,利用金属材料蠕变理论并结合圆柱螺旋弹簧的受力特点,推导出用于描述弹簧材料应力松弛行为的蠕变本构方程,由应力松弛试验结果得到...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
舱门锁机构弹簧[1]
图 1-2 螺栓螺母测试法[2]Fig.1-2 Bolt and nut test method[2]图 1-3 螺栓螺母周期作业法试验结果esults of periodic operation method for 载荷条件下,金属材料或零件的变过单向应力状态下的蠕变试验来渐转化为蠕变变形导致材料的应同的。应力松弛和蠕变在机理上
实时监测载荷变化。通过该装置进行加速试验可获得弹簧应力松弛的加速退化数据，利用应力松弛失效阈值可外推出弹簧在工作条件下的服役寿命及可靠性指标。这种方法在很大程度上提高了评估效率，对顺利完成弹簧的研发、定型等任务具有显著的应用价值。图 1-2 螺栓螺母测试法[2]Fig.1-2 Bolt and nut test method[2]
【参考文献】：
期刊论文
[1]含间隙多体系统销轴磨损动力学仿真研究[J]. 李华杰,刘宏昭. 机械科学与技术. 2017(07)
[2]硅锰合金扭簧应力松弛行为研究[J]. 赵华,王廷喜,王萌,牛瑛奎. 固体力学学报. 2014(04)
[3]钛合金高温短时蠕变与应力松弛的关系研究[J]. 刘坡,宗影影,郭斌,单德彬. 材料研究学报. 2014(05)
[4]基于多因素耦合的机构可靠性仿真试验方法[J]. 孙中超,喻天翔,崔卫民,宋笔锋. 宇航学报. 2013(11)
[5]基于连续接触“有效长度模型”及Archard磨损的运动可靠性分析[J]. 万朝燕,赵旭,李文成. 机械科学与技术. 2013(05)
[6]7055铝合金薄板件时效应力松弛成形有限元模拟[J]. 周建强,张贤杰,王俊彪. 兵器材料科学与工程. 2013(03)
[7]基于蠕变公式的时效应力松弛行为预测模型[J]. 湛利华,王萌,黄明辉. 机械工程学报. 2013(10)
[8]Ti6Al4V合金高温拉伸变形Norton-Hoff与Arrhenius本构理论的模型化与比较（英文）[J]. 张超,李小强,李东升,金朝海,肖军杰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(S2)
[9]60Si2Mn螺旋弹簧的压缩应力松弛行为与贮存寿命预测[J]. 张保山,王永平,李志勇,彭良明. 实验力学. 2011(06)
[10]考虑运动副间隙的机构动态特性研究[J]. 白争锋,赵阳,赵志刚. 振动与冲击. 2011(11)
硕士论文
[1]0Cr18Ni9不锈钢弹簧蠕变和应力松弛研究[D]. 李腾.哈尔滨工业大学 2014
[2]微型拉簧、扭簧应力松弛测试与寿命分析[D]. 刘斌.天津大学 2014
[3]硅锰合金弹簧钢力学性能研究[D]. 王萌.西南交通大学 2013
[4]弹簧钢的应力松弛行为研究[D]. 王廷喜.西南交通大学 2012
[5]螺旋压缩弹簧应力松弛的动态研究及服役寿命预测[D]. 魏芳荣.天津大学 2007
本文编号：3390528
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
舱门锁机构弹簧[1]
图 1-2 螺栓螺母测试法[2]Fig.1-2 Bolt and nut test method[2]图 1-3 螺栓螺母周期作业法试验结果esults of periodic operation method for 载荷条件下,金属材料或零件的变过单向应力状态下的蠕变试验来渐转化为蠕变变形导致材料的应同的。应力松弛和蠕变在机理上
实时监测载荷变化。通过该装置进行加速试验可获得弹簧应力松弛的加速退化数据，利用应力松弛失效阈值可外推出弹簧在工作条件下的服役寿命及可靠性指标。这种方法在很大程度上提高了评估效率，对顺利完成弹簧的研发、定型等任务具有显著的应用价值。图 1-2 螺栓螺母测试法[2]Fig.1-2 Bolt and nut test method[2]
【参考文献】：
期刊论文
[1]含间隙多体系统销轴磨损动力学仿真研究[J]. 李华杰,刘宏昭. 机械科学与技术. 2017(07)
[2]硅锰合金扭簧应力松弛行为研究[J]. 赵华,王廷喜,王萌,牛瑛奎. 固体力学学报. 2014(04)
[3]钛合金高温短时蠕变与应力松弛的关系研究[J]. 刘坡,宗影影,郭斌,单德彬. 材料研究学报. 2014(05)
[4]基于多因素耦合的机构可靠性仿真试验方法[J]. 孙中超,喻天翔,崔卫民,宋笔锋. 宇航学报. 2013(11)
[5]基于连续接触“有效长度模型”及Archard磨损的运动可靠性分析[J]. 万朝燕,赵旭,李文成. 机械科学与技术. 2013(05)
[6]7055铝合金薄板件时效应力松弛成形有限元模拟[J]. 周建强,张贤杰,王俊彪. 兵器材料科学与工程. 2013(03)
[7]基于蠕变公式的时效应力松弛行为预测模型[J]. 湛利华,王萌,黄明辉. 机械工程学报. 2013(10)
[8]Ti6Al4V合金高温拉伸变形Norton-Hoff与Arrhenius本构理论的模型化与比较（英文）[J]. 张超,李小强,李东升,金朝海,肖军杰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(S2)
[9]60Si2Mn螺旋弹簧的压缩应力松弛行为与贮存寿命预测[J]. 张保山,王永平,李志勇,彭良明. 实验力学. 2011(06)
[10]考虑运动副间隙的机构动态特性研究[J]. 白争锋,赵阳,赵志刚. 振动与冲击. 2011(11)
硕士论文
[1]0Cr18Ni9不锈钢弹簧蠕变和应力松弛研究[D]. 李腾.哈尔滨工业大学 2014
[2]微型拉簧、扭簧应力松弛测试与寿命分析[D]. 刘斌.天津大学 2014
[3]硅锰合金弹簧钢力学性能研究[D]. 王萌.西南交通大学 2013
[4]弹簧钢的应力松弛行为研究[D]. 王廷喜.西南交通大学 2012
[5]螺旋压缩弹簧应力松弛的动态研究及服役寿命预测[D]. 魏芳荣.天津大学 2007
本文编号：3390528
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