近年来,弹簧的有限元法设计方法进入实用化阶段,出现了不少有实用价值的报告,如螺旋角对弹簧应力的影响;用有限元法计算的应力和疲劳寿命的关系等。
对于相同结构的弹簧,在相同载荷作用下,有效圈少的或螺旋角大的风吹草动应力弹簧的应力,两种方法得出的结果差别比较大。这是因为随着螺旋角的增大,加之载荷偏心,使弹簧外径或横向变形较大,因而应力也较大。用现行的设计计算方法不能确切地反映,而有限元法则以较为确切地反映出来。
什么原因会使弹簧变形
角度一:
理论力学:合力为零则不发生位移和变形——针对的刚体(体系不发生变形);
材料力学:合力为零不发生位移,但不一定不发生变形——针对的变形体(体系发生变形)。
弹簧是变形体,显然不适用以刚体为研究对象的理论力学结论,即合力为零的物体(刚体)不受力。
应从材料力学的角度考虑:合力虽然为零,但会使弹簧发生变形。
角度二:
“二力平衡不受力”针对的是刚体:因为当外力作用在刚体上时,刚体不发生变形,外力不做功,即不发生刚体位移。你看到的状态是物体没变也没动,也就是“不受力”(准确说应该是合力为零)。而弹簧非刚体,它是变形体,合力为零时虽然不会发生刚体位移(姑且视为一质点),但各分力的作用点沿力的方向发生移动,外力做功不为零(注意功不能抵消),转化为弹簧的弹性能,弹簧发生变形,也就是我们直观“看到”的弹簧“受了力”。
初始张力可以通过在制作弹簧时,线圈之间几乎紧密绕制,从而使钢丝中引起轻微扭曲,这使得线圈紧靠相邻线圈弹回。该力应在卷制时就存在于拉伸弹簧上。它不能缠绕成由退火材料制成的拉伸弹簧或卷绕后需要硬化的那些材料,一些初始张力应该盘绕在拉伸弹簧中以将弹簧保持在一起。如果不是这样,具有许多线圈的长弹簧在垂直***而不是水平***时将具有不同的自由长度。可以缠绕到拉伸弹簧中的初始张力的量主要取决于弹簧指数,线尺寸与拉伸弹簧外径的比率。更紧密的指数弹簧需要更少的初始张力。辉簧弹簧可以帮助客户开发给定拉伸弹簧所需的适当初始张力。
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