微型拉簧、扭簧应力松弛测试与寿命分析

发布时间：2017-04-23 11:02

  本文关键词：微型拉簧、扭簧应力松弛测试与寿命分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：应力松弛是弹簧失效的主要形式之一。应力松弛具有渐进性和隐蔽性，往往被人们忽视，重视不够，，但其造成的损失非常严重。由于弹簧材料及弹性元件应用的广泛性和重要性，深入研究其应力松弛的变化规律，寻找有效的预防措施成为材料科学与工程基础理论研究中的重要课题。 本文一方面采用传统周期作业法和连续测试方法研究了压力继电器中的拉紧弹簧在100℃的应力松弛行为。结果表明利用周期法进行测试时，由于装卸过程中存在的误差，测量过程重复性较差，导致真实的松弛规律被掩盖。采用连续应力测试方法测试可以较好反映拉紧弹簧的应力松弛规律。拉紧弹簧的应力松弛曲线，松弛率-时间对数曲线与压缩弹簧相似，也出现明显的两个线性阶段。 为了研究微型扭转弹簧的应力松弛规律，实现对扭簧实际服役寿命的准确预测，本论文自行设计了高温型电子式扭转弹簧试验机。该装置能够在300℃以下连续精确测得扭簧的扭矩—时间，扭角—时间，扭矩—扭角曲线。利用该试验机研究了材质为QBe2的扭簧在120～220℃的应力松弛情况。研究结果表明扭簧的应力松弛率随松弛温度的升高而增大，没有明显的两个线性阶段。应力松弛动力学曲线在松弛率—时间半对数坐标系中为直线，可用通式Ts/Ts0=A+Blnt表示，利用Arrhenius公式计算出其激活能为0.248eV。扭簧应力松弛率的对数与温度的倒数成线性关系，表明通过温度加速试验对扭簧室温储存时的应力松弛寿命预测具有可行性。
【关键词】：拉紧弹簧 QBe2扭簧 应力松弛 应力松弛试验机 寿命分析
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH135
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 弹簧9-12
• 1.1.1 弹簧的类型9-10
• 1.1.2 弹簧材料10-12
• 1.2 弹簧的应力松弛12-15
• 1.2.1 应力松弛现象及其主要特性指标12-15
• 1.3 弹簧应力松弛测试方法15-20
• 1.3.1 弯曲应力松弛试验法15-16
• 1.3.2 螺旋弹簧应力松弛试验法16-18
• 1.3.3 扭转应力松弛实验法18-20
• 1.4 课题的选题背景、研究意义及研究内容20-21
• 第二章 实验材料及实验方法21-28
• 2.1 实验材料21-23
• 2.1.1 拉伸弹簧21-22
• 2.1.2 扭转弹簧22-23
• 2.2 拉簧应力松弛试验方法23-25
• 2.2.1 周期作业法23
• 2.2.2 连续测试法23-24
• 2.2.3 加速试验方案24-25
• 2.3 扭簧应力松弛试验方法25
• 2.4 试验仪器与设备25-28
• 第三章 扭簧应力松弛试验机的设计28-37
• 3.1 试验机的总体设计28-32
• 3.1.1 主要技术性能指标及工作环境28-29
• 3.1.2 扭簧应力松弛试验机的结构及工作原理29-31
• 3.1.3 试验机的主要特点31-32
• 3.2 仪器的操作步骤32-37
• 3.2.1 SmartTest 主要模块简介32-35
• 3.2.2 仪器的操作过程35-37
• 第四章 拉簧应力松弛试验结果与分析37-48
• 4.1 试验样品状态及子样分配37-38
• 4.1.1 试验样品几何尺寸37-38
• 4.1.2 试验子样数分配38
• 4.2 拉紧弹簧微观形貌及成分38-40
• 4.3 拉紧弹簧载荷-位移曲线40-41
• 4.4 周期测试结果分析41-42
• 4.5 连续测试结果分析42-46
• 4.5.1 100℃24 小时连续松弛试验42-44
• 4.5.2 300h 连续松弛试验44-46
• 4.5.3 松弛率计算46
• 4.6 本章小结46-48
• 第五章 扭簧应力松弛试验结果与分析48-59
• 5.0 扭簧形貌及成分分析48-49
• 5.1 扭簧受力分析49-52
• 5.2 扭簧使用寿命预测方法52-53
• 5.3 弹簧在不同温度下的应力松弛53-56
• 5.3.1 QBe2 扭簧应力松弛试验温度确定53-55
• 5.3.2 QBe2 扭簧在不同温度下的应力松弛55-56
• 5.4 扭转弹簧的寿命预测56-57
• 5.5 本章小结57-59
• 第六章 全文结论59-60
• 参考文献60-64
• 发表论文、专利和参加科研情况说明64-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 高红,金钊;循环载荷作用下弹簧应力松弛行为的研究[J];鞍山师范学院学报;1998年02期

2 高红,夏月波;弹性材料动态应力松弛机理的研究[J];鞍山师范学院学报;1999年01期

3 周佳宇;王德全;;钛合金弹簧的研究和应用[J];材料开发与应用;2011年01期

4 刘勇,尹钟大,朱景川,线恒泽,李明伟;组织形态对TC4合金应力松弛的影响[J];稀有金属材料与工程;2003年07期

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本文编号：322266