减少在螺旋弹簧的回弹和残余应力[外文翻译].doc

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机械工程学系，
阿克伦大学
阿克伦，俄亥俄州44325-3903


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机械系
航空航天工程，
凯斯西保留地大学，
俄亥俄州克里夫兰44106

减少在螺旋弹簧的回弹和残余应力

一个螺旋弹簧金属冷成形后展现出相当大的扭炬回弹。在曲折的过程可以减少回弹的拉伸拉力应力。外加拉伸负荷降低形成塑性铰的要求。弯曲之后的拉应力移动进一步降低在截面和由此带来的约束时刻回弹。更重要的是，回弹的减少可能与在金属线中减少的残余应力有关。
简介
丝螺旋缠绕成螺旋结构是一个简单的最常见的配置。螺旋弹簧应设计成抗拉伸，压缩，或扭转载荷。设计程序，并强调有完善的[5]。但是，叠加应力是在弯曲过程中的残余应力。这些残余应力可与高强度钢可到1379兆帕（200,000 psi）或以上的材料的屈服强度接近。
残余应力会对疲劳寿命，腐蚀开裂的抵抗力，其他形式的腐蚀产生不利影响.通常机械部件都要退火加工成形以减少残余应力。然而，通常用于制造机械弹簧的高强度钢不会用这种热加工。另一种方法，本文中提到的，是一个在弯曲拉伸的过程。这将作用于尺寸稳定性（减少回弹），并大大减少残余应力。虽然这里的结果适用于所有的螺旋弹簧，也已展开研究肌内电极断裂的具体问题的工作。用超细丝制作的一肌内电极本质上是一种螺旋弹簧作为人工神经使用。该电极直接电刺激肌肉损伤患者的脊髓以恢复部分运动功能。肌肉电刺激的方法是一个正在激烈进行的研究领域。然而，最大的问题之一仍然是身体内部的电极过早和不可预知的失败。由于疲劳并且有腐蚀导致了电极的破损。

原理
将这应用于电线同样产生弯曲应力分布。随着当前的应力增加而增加。对于一个理想的塑性材料，弹性应力的增加会在屈服应力上停止，如图所示。增加的时刻，一个塑料铰链的应力分布，同样在图1显示，最终达到。
当处于残余应力释放模式的时候，如图2所示的结果。这是塑料铰链的另一种弹性应力分布和释放。弹性张力等于塑性铰的力矩时刻，两个符号相反，如图2所示。
残余应力的大小由〃特定形状横截面的形状因子而定。例如，长方形因子为1.5。对于圆截面的形状因子为1.7和残余应力大约为屈服力[1的百分之七十]。 （曲梁对小直径弹簧的影响可能会导致其弹力和残余应力甚至更高，接近屈服应力）。
随着拉中性轴的拉伸力的变化，如图3所示。中性轴的移动最终的拉伸断面拉大到足以使整个截面屈服[2]。
由于拉力强制控制〃（即重力的应用）塑性铰的应力分布等于横截面的外加载荷。这就使金属线弯曲从而约束的偏离直到满足轴向载荷达到平衡