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原文传递硅锰合金弹簧钢力学性能研究

论文题名：	硅锰合金弹簧钢力学性能研究
关键词：	应力松弛;剪切模量;扭转疲劳;硅锰合金弹簧钢;力学性能
摘要：	弹簧及弹性元器件广泛应用于铁道车辆、飞机、汽车、拖拉机等机械行业，是重要的承载零部件。在其长期服役过程中，主要失效形式有两种:应力松弛和疲劳断裂。弹簧应力松弛和疲劳试验的常见加载方式主要有拉伸压缩和弯曲二类，本文针对矩形截面硅锰弹簧钢进行扭转应力松弛试验研究，同时进行了扭转疲劳试验。　　本文课题特别设计制作了新型应力松弛试验装置，基于该装置，可以研究扭簧在不同温度下的剪切模量变化规律、应力松弛变化规律。完成了六组矩形截面扭簧的常温和高温应力松弛试验，通过扭矩的变化规律，总结出剪切模量的变化规律及应力松弛的变化规律，建立了硅锰合金弹簧钢剪切模量关于温度和时间的综合影响函数和应力松弛的曲线方程。　　文中通过自由扭转理论计算、ABAQUS有限元模拟计算，分析了扭簧内部的应力分布规律，确定了扭转加载下剪应力的分布特征，为分析扭簧的应力松弛和疲劳性能奠定了基础。两种计算方法的相对误差在2.5％以内。　　经过一年的常温应力松弛试验，发现常温下扭簧应力松弛比较缓慢，最大切应力几乎是沿一条水平线上下波动，相对稳定，表明硅锰合金弹簧钢常温下抗应力松弛性能好。经过100小时的高温应力松弛试验，发现扭簧的剪切模量和最大切应力随温度的升高而线性降低:在初期的10～20小时内，剪切模量和最大切应力随时间下降速度比较快，之后下降缓慢;温度在300℃以内，剪切模量和最大切应力随时间的增长而缓慢减小;温度在300℃～400℃间，剪切模量和最大切应力随时间而显著减小，且减小率随温度的增加而线性增大。　　三组扭簧常温下的扭转疲劳试验结果表明，疲劳应力最大值发生在扭簧杆件的四条棱边处，加工过程中表面质量和表面光洁度对扭簧的疲劳性能有重要影响，试验结果表明扭簧的疲劳性能满足设计要求。　　本文对硅锰弹簧钢在常温、高温下的扭转应力松弛及扭转疲劳的试验研究结果，有助于改善扭簧的抗应力松弛和抗疲劳性能，具有重要的工程价值和理论意义，并为研究其它形式弹簧的应力松弛和疲劳提供了有益参考。
作者：	王萌
专业：	固体力学
导师：	赵华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文