彈簧鋼的應力松弛行為研究.pdf

1、應力松弛行為是金屬構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、彎曲螺旋彈簧的應力松弛行為，有關矩形截面扭簧應力松弛研究鮮有報道。因此，本文設計研制了一套專門針對矩形截面桿扭簧的扭轉應力松弛試驗裝置，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應力松弛機理，這對提高該類彈簧零件質量，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應力松弛試驗，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力松弛特性良好，高溫下有顯著的應力松弛現(xiàn)象發(fā)生。矩形截面扭簧在恒定溫度下的扭轉應力松弛過程中，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，等效蠕變應變增速逐漸穩(wěn)定；在應力松弛機理方面

3、，應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。在總應變保持不變的前提下，彈性應變隨時間不斷降低，從而造成應力隨時間逐漸下降，這與蠕變模型中的應力松弛規(guī)律是一致的。
　　硅錳合金彈簧鋼應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；本文結合新的可動位錯密度函數(shù)、彈性力學中矩形截面桿約束扭轉公式和現(xiàn)有應力松弛位錯理論，提出了新的硅錳合金彈簧鋼扭轉應力松弛動力學方程；利用ABAQUS二次開發(fā)接口