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不锈钢弹簧蠕变和应力败坏研究

不锈钢弹簧蠕变和应力败坏研究
螺旋拉伸弹簧应力败坏过程是一个微小变形持久积累的过程,产生的过程很不明显,不易被发觉。而弹簧的蠕变过程中应力是恒定的,应变不竭增加的过程,蠕变和应力败坏城市导致弹簧的失效。因此对弹簧的蠕变和应力败坏室温服役寿命进行猜测是很有必要的。

弹簧厂首先制作了动态热机械试验机。其中蠕变试验需要能够保持载荷恒定和保温;应力败坏试验应能够保证加载位移恒定,且能够时刻监测载荷变化,同时还需能够保温。基于Labview软件,按照如上需求对试验设备进行了设计制作。在进行蠕变和应力败坏试验前,首先对弹簧进行了拉伸试验,以确定进行蠕变和应力败坏试验所需初载荷和温度。

由于试验所用弹簧尺寸和载荷较,对测试所用的位移传感器和力传感器精度要求较高。同时要求试验平台尽可能的无振动和干扰因素。对弹簧进行了不同温度下的蠕变试验,试验成果注解,温度对弹簧的蠕变过程产生较大的影响。绝对温度为443K时的蠕变应变极限为9.6884,稳态蠕变速率为0.12807,;绝对温度为343K时的蠕变应变极限为9.11069,稳态蠕变速率为0.06643。随着温度的升高,弹簧的蠕变应变极限和稳态蠕变速率均增加。之后进行了弹簧在恒温、变载荷与恒载荷、变温下的应力败坏试验。别离研究了初载荷和温度对弹簧的影响。在温度必然的条件下,随着初载荷的增加,弹簧的负荷损失率也增加;在初载荷必然的条件下,温度的升高也会增加弹簧的负荷损失率。

后基于Arrhenius模型对弹簧在室温下的蠕变和应力败坏服役寿命进行了猜测。得出该弹簧在室温、服役15年的情况下的蠕变应变极限和稳态蠕变速率、应力败坏负荷损失率。在有限元软件Marc中成立弹簧的热膨胀有限元阐发模型,将得出的阐发成果与试验成果进行比力,得出弹簧蠕变试验前受载和加热后的长度。对螺旋布局的线径和半径间的比例关系对热膨胀系数的影响进行了研究,螺旋布局的长径比与热膨胀系数之间不呈线性关系。
 

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