彈簧鋼的應(yīng)力松弛行為研究.pdf

1、應(yīng)力松弛行為是金屬構(gòu)件在長期服役過程中普遍存在的現(xiàn)象，是各類彈性元件主要的失效形式之一。目前較多研究集中在壓縮、拉伸、彎曲螺旋彈簧的應(yīng)力松弛行為，有關(guān)矩形截面扭簧應(yīng)力松弛研究鮮有報道。因此，本文設(shè)計研制了一套專門針對矩形截面桿扭簧的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力松弛試驗裝置，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)有位錯運動理論，揭示硅錳合金彈簧鋼扭轉(zhuǎn)應(yīng)力松弛機理，這對提高該類彈簧零件質(zhì)量，延長零件使用壽命和增加機器可靠性等，都具有重要的理論意義和工程價值。
　　通過自行研制

2、的扭簧應(yīng)力松弛試驗裝置，針對不同型號的矩形截面扭簧，在不同溫度下進行了扭轉(zhuǎn)應(yīng)力松弛試驗，獲取了硅錳彈簧鋼在固定扭角條件下扭矩隨時間的變化規(guī)律。實驗表明，常溫下硅錳合金彈簧鋼抗應(yīng)力松弛特性良好，高溫下有顯著的應(yīng)力松弛現(xiàn)象發(fā)生。矩形截面扭簧在恒定溫度下的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力松弛過程中，試件尺寸、扭角、彈性模量決定了初始荷載；在應(yīng)力松弛的初始階段，等效蠕變隨時間增加迅速，然后隨時間延續(xù)，增速放緩，而在第二階段，等效蠕變應(yīng)變增速逐漸穩(wěn)定；在應(yīng)力松弛機理方面

3、，應(yīng)力松弛的過程就是微塑性變形逐漸積累的過程，而高溫加劇了這一過程。在總應(yīng)變保持不變的前提下，彈性應(yīng)變隨時間不斷降低，從而造成應(yīng)力隨時間逐漸下降，這與蠕變模型中的應(yīng)力松弛規(guī)律是一致的。
　　硅錳合金彈簧鋼應(yīng)力松弛特性可用位錯理論描述，即可動位錯密度隨時間延續(xù)呈冪函數(shù)衰減；本文結(jié)合新的可動位錯密度函數(shù)、彈性力學(xué)中矩形截面桿約束扭轉(zhuǎn)公式和現(xiàn)有應(yīng)力松弛位錯理論，提出了新的硅錳合金彈簧鋼扭轉(zhuǎn)應(yīng)力松弛動力學(xué)方程；利用ABAQUS二次開發(fā)接口