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沉淀硬化不锈钢弹簧脆性断裂原因

理化检验（物理分册） 2024年第1期60卷 37-39,44页

作者：闫富华李伟樊伟刚张亚梅张跃庆安集团有限公司西安710077

某沉淀硬化不锈钢弹簧发生脆性断裂。采用宏观观察、氢元素含量测试、金相检验、硬度测试、扫描电镜及能谱分析等方法分析了该弹簧断裂的原因。结果表明:在进行表面钝化处理过程中,弹簧发生了渗氢现象,经除氢处理后弹簧仍含有少量的氢元... 详细信息

某沉淀硬化不锈钢弹簧发生脆性断裂。采用宏观观察、氢元素含量测试、金相检验、硬度测试、扫描电镜及能谱分析等方法分析了该弹簧断裂的原因。结果表明:在进行表面钝化处理过程中,弹簧发生了渗氢现象,经除氢处理后弹簧仍含有少量的氢元素,在应力作用下,弹簧萌生了氢致脆性微裂纹,裂纹不断扩展,最终导致弹簧发生过载断裂。

关键词：沉淀硬化不锈钢弹簧钝化氢脆脆性断裂

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机车用钛合金弹簧的设计与制备

钛工业进展 2024年第2期41卷 31-34页

作者：杨海瑛赵亮应扬曹祖涵郭荻子李磊西北有色金属研究院陕西西安710016 西部金属材料股份有限公司陕西西安710201

钛合金弹簧替代钢制弹簧应用于机车悬架弹簧可以减重40%~60%,而且钛合金弹簧具有良好的耐蚀性和阻尼特性,不仅能够抵御恶劣环境的腐蚀,增加机车的行驶里程,还能增强机车的操控性和乘架的舒适性。通过赛车用悬架弹簧实例,详细介绍TB9钛... 详细信息

钛合金弹簧替代钢制弹簧应用于机车悬架弹簧可以减重40%~60%,而且钛合金弹簧具有良好的耐蚀性和阻尼特性,不仅能够抵御恶劣环境的腐蚀,增加机车的行驶里程,还能增强机车的操控性和乘架的舒适性。通过赛车用悬架弹簧实例,详细介绍TB9钛合金弹簧的设计方法和制备过程。计算得到钛合金悬架弹簧的螺旋角为9.45°,已经超出弹簧设计国家标准范围,因此对公式进行了修正。此外,还研究了温度对TB9钛合金弹簧刚度的影响。研究发现,随着温度的上升,TB9钛合金弹簧的刚度逐渐下降。

关键词：钛合金弹簧刚度弹性模量剪切模量

弹簧参数对记忆合金式J-T制冷器流量的影响

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低温与超导 2022年第8期50卷 93-99页

作者：张巍苏鹏翼高涛贾宝军华北光电技术研究所北京100015

针对记忆合金式自调型J-T制冷器流量不稳定的问题,通过理论和试验研究,分析了记忆合金弹簧收缩量、平衡弹簧与主动弹簧的刚度对制冷器流量的影响。结果表明,在相同进气压力下,制冷器自调后的流量随记忆合金弹簧收缩量的增加而降低;记忆... 详细信息

针对记忆合金式自调型J-T制冷器流量不稳定的问题,通过理论和试验研究,分析了记忆合金弹簧收缩量、平衡弹簧与主动弹簧的刚度对制冷器流量的影响。结果表明,在相同进气压力下,制冷器自调后的流量随记忆合金弹簧收缩量的增加而降低;记忆合金弹簧收缩量波动可导致制冷器流量波动;通过疲劳试验,可提高记忆合金弹簧收缩量及制冷器自调后流量的稳定性。振动测试前后,记忆合金弹簧收缩量及制冷器流量无明显差异,表明该制冷器结构具有较好的抵抗力学冲击的能力。当进气压力变化范围一定时,增加平衡弹簧与主动弹簧刚度的和,可缩小制冷器自调后流量的变化范围,降低流量超差的风险。

关键词： J-T制冷器记忆合金流量弹簧

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50CrVA钢弹簧氢致延迟断裂失效分析

金属热处理 2022年第3期47卷 257-260页

作者：李明祥杨平贺韡张锰王文博中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安710089 空军装备部驻西安地区第一军事代表室陕西西安710089

在服役一段时间后发现飞机舱门的50CrVA钢弹簧在螺纹处发生断裂失效,分别对断裂弹簧的断口形貌、显微组织、硬度、氢含量和化学成分进行了测试与分析。结果表明,弹簧发生失效的原因是氢致延迟断裂,断口裂纹源区为沿晶开裂,晶粒表面存在... 详细信息

在服役一段时间后发现飞机舱门的50CrVA钢弹簧在螺纹处发生断裂失效,分别对断裂弹簧的断口形貌、显微组织、硬度、氢含量和化学成分进行了测试与分析。结果表明,弹簧发生失效的原因是氢致延迟断裂,断口裂纹源区为沿晶开裂,晶粒表面存在典型氢脆断口的微观形貌特征。调查制造工艺流程发现,该弹簧首次镀镉后镀层存在缺陷,在未除氢的情况下退除镀层并重新电镀,致使基体引入了更多的氢,加上弹簧装配时螺纹处承受了偏斜载荷,促使弹簧在服役过程中加速断裂。对50CrVA弹簧钢进行工艺验证试验,复现了氢致延迟断裂的失效模式。

关键词： 50CrVA钢弹簧氢致延迟断裂

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弹簧自复位耗能梁柱节点抗震性能研究

弹簧自复位耗能梁柱节点抗震性能研究

作者：王子鹏燕山大学

学位级别：硕士

传统钢框架震后残余变形大,修复难,修复成本高。本文提出一种新型弹簧自复位耗能梁柱节点,该节点通过高强弹簧、刚性杆等构成的传动结构提供恢复力,软钢作为耗能部件耗散地震能量。该节点构造简单,施工简便,自复位性能及耗能性能优良,... 详细信息

传统钢框架震后残余变形大,修复难,修复成本高。本文提出一种新型弹簧自复位耗能梁柱节点,该节点通过高强弹簧、刚性杆等构成的传动结构提供恢复力,软钢作为耗能部件耗散地震能量。该节点构造简单,施工简便,自复位性能及耗能性能优良,震后残余变形小,稍加修复甚至无需修复即可再次投入使用,具有工程意义。本文的主要研究过程如下:首先,简述了节点构造和装配方式以及传力路径,并对节点的一系列相关性能进行验算,验证了其理论的可行性。为了保证数值模拟的有效性,选取了试验数据完备的自复位梁柱节点,利用有限元方法,对其进行了低周往复荷载作用下的数值计算,验证了其与试验数据相吻合。进而,基于ABAQUS建立了弹簧自复位耗能梁柱节点模型,并详细阐述了该节点各个部件间的相互作用、边界条件的设置以及荷载、预紧力与预压力的施加过程,最后简述了节点的网格类型并对其进行了网格划分。然后,分别建立了新型弹簧自复位耗能梁柱节点和传统梁柱节点有限元模型,通过有限元数值计算得出了二者的滞回曲线、骨架曲线、残余变形曲线、刚度退化曲线以及耗能系数曲线,对两种节点的抗震性能进行了分析比较和说明。又对新型自复位节点抗震性能的影响因素进行了分析,从弹簧复位装置的预压力、阻尼器材质等影响因素出发,设计若干不同节点对其进行了有限元分析计算,对比了不同参数情况对节点自复位性能、耗能性能等的影响。最后,将新型自复位节点简化,建立放入节点简化模型的多层自复位钢框架和未放入节点简化模型的传统多层钢框架有限元模型,分析了二者在不同地震强度作用下的动力响应。

关键词：自复位弹簧传动结构有限元分析抗震性能

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弹簧应力松弛与组织损伤研究

弹簧应力松弛与组织损伤研究

作者：王心雨西华大学

学位级别：硕士

弹簧是重要的机械元器件,在现代武器装备中扮演着重要角色。在武器装备的贮存运输过程中,弹簧会产生一定的环境损伤,进而影响武器装备的贮存寿命或可靠性。研究弹簧的环境损伤行为、揭示环境损伤规律对于提高弹簧产品质量有重要的理论... 详细信息

弹簧是重要的机械元器件,在现代武器装备中扮演着重要角色。在武器装备的贮存运输过程中,弹簧会产生一定的环境损伤,进而影响武器装备的贮存寿命或可靠性。研究弹簧的环境损伤行为、揭示环境损伤规律对于提高弹簧产品质量有重要的理论及实际意义。应力松弛作为其服役过程中的环境损伤行为主要形式之一,会导致弹簧性能下降或失效,从而影响整个系统的正常工作,因此,研究弹簧应力松弛的变化规律有重要作用。组织损伤是环境损伤的一部分,也是其一种重要表现形式。位错运动、孪生变形、晶界滑动等都会引起组织损伤,其中位错运动引起组织损伤的微观机制尚待深入研究。本文选用60Si2Mn和TC4钛合金圆柱螺旋压缩弹簧、T9A和55Si Cr圆柱螺旋直臂扭转弹簧为研究对象,进行了自然环境贮存试验和高温加速试验,在60℃-180℃温度范围、施加设计载荷和1.6倍设计载荷条件下,研究了温度和初始载荷以及不同贮存环境对弹簧的环境损伤行为与规律的影响。利用动态加载装置对不同温度、不同载荷情况下弹簧进行应力松弛试验,基于弹簧的载荷损失率曲线及松弛动力学方程,建立了合理的弹簧寿命预测模型模型,预估了长时间服役条件下弹簧的载荷损失。利用SEM、TEM、EBSD等表征手段对弹簧的组织损伤行为进行分析,观察弹簧表面腐蚀现象。通过弹簧载荷衰减、微观组织及腐蚀的环境损伤行为,研究了弹簧的环境损伤行为与损伤规律。研究结果表明,弹簧的环境损伤行为主要表现为载荷损失、组织损伤和锈蚀。弹簧高温加速试验中表现的应力松弛现象有两个阶段,符合应力松弛的对数衰减定律,第I阶段松弛速率高,持续时间短;第II阶段松弛速率慢且趋于稳定,持续时间长。弹簧应力松弛的载荷损失行为与温度有关,温度越高,弹簧的载荷损失率越高。弹簧的应力松弛行为与初始载荷有关,在正常的初始载荷作用下,弹簧的应力松弛连续变化,不断下降。当初始载荷过大时,松弛曲线出现明显的跳跃,呈现间歇松弛现象。对弹簧的微观组织进行分析,在试验温度范围内,弹簧应力松弛是由位错的运动引起。弹簧强压处理结束时,组织内部都形成了由位错富集区域与位错贫瘠区域组成的黑白相间条带亚结构区域。在应力松弛试验后,这些亚结构并未发生可观测的变化;在位错运动引起的应力松弛过程中,位错贫瘠区逐渐释放位错,将弹性变形转变为塑性变形,位错富集区不断回复,使材料中的位错密度降低,并耗散塑性变形能。当初始载荷过大时,位错消失(位错富集区中的回复)是控制过程,应力松弛曲线呈现阶跃变化。

关键词：弹簧应力松弛环境损伤位错运动间歇松弛

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机车轴箱弹簧断裂失效分析及疲劳寿命评估

重庆交通大学学报（自然科学版） 2022年第7期41卷 137-143页

作者：张子璠王克肖杨广雪中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

针对某型电力机车轴箱弹簧出现疲劳断裂的现象,采用断口分析,线路动应力测试以及有限元仿真探究其断裂原因。结果表明:弹簧失效为疲劳断裂失效模式,裂纹源始于第1圈、第2圈之间的接触磨损位置;车轮第19阶不圆频率与弹簧第3阶模态主频重... 详细信息

针对某型电力机车轴箱弹簧出现疲劳断裂的现象,采用断口分析,线路动应力测试以及有限元仿真探究其断裂原因。结果表明:弹簧失效为疲劳断裂失效模式,裂纹源始于第1圈、第2圈之间的接触磨损位置;车轮第19阶不圆频率与弹簧第3阶模态主频重合,从而发生共振导致弹簧的疲劳等效应力增大;过大的应力以及因磨损造成的疲劳强度降低是造成弹簧过早出现疲劳失效的原因。

关键词：车辆工程弹簧动应力模态共振

对胡克定律实验中密绕紧贴弹簧的问题及修正研究

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物理教师 2022年第4期43卷 56-59页

作者：王立斌复旦大学附属中学上海200433

本文对密绕紧贴弹簧弹力和形变量不成正比的现象,从理论和实验角度进行了研究.给出了修正密绕紧贴弹簧的具体方法——“拉伸法”,并通过实验证明了方法的科学性、可行性.该方法对于提高实验室资源以及弹簧的利用率具有重要意义,能够显... 详细信息

本文对密绕紧贴弹簧弹力和形变量不成正比的现象,从理论和实验角度进行了研究.给出了修正密绕紧贴弹簧的具体方法——“拉伸法”,并通过实验证明了方法的科学性、可行性.该方法对于提高实验室资源以及弹簧的利用率具有重要意义,能够显著降低因弹簧密绕紧贴问题造成的实验误差.本文对密绕弹簧提出了初始收缩力的概念,对胡克定律实验有了进一步的改进和优化,通过巧妙搭建和使用,拓展了DIS力传感器和位移传感器的使用范围.

关键词：密绕紧贴弹簧初始收缩力弹性拉伸法

高速动车组制动系统调压阀弹簧力值衰减因素试验研究

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铁道机车车辆 2023年第6期43卷 136-140页

作者：靳明旭赵春光常程城张波曹宏发中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 北京纵横机电科技有限公司北京100094 铁科纵横(天津)科技发展有限公司天津301700

弹簧力值衰减是影响列车制动系统调压阀稳定性的重要因素,关键调压阀输出压力衰减会对列车运行安全带来隐患。在一定的应力条件下,弹簧材料、强压方式以及抛丸处理是影响弹簧抗衰减能力的主要因素。设计试验探索以上因素对于既定结构弹... 详细信息

弹簧力值衰减是影响列车制动系统调压阀稳定性的重要因素,关键调压阀输出压力衰减会对列车运行安全带来隐患。在一定的应力条件下,弹簧材料、强压方式以及抛丸处理是影响弹簧抗衰减能力的主要因素。设计试验探索以上因素对于既定结构弹簧抗衰减能力的影响,并寻找弹簧优化方案减少使用过程中的力值衰减。试验数据表明:不锈钢弹簧抗衰减能力优于碳素弹簧钢丝;热强压处理弹簧抗衰减能力优于冷强压处理弹簧;不进行抛丸处理的弹簧抗衰减能力优于抛丸处理弹簧。结合功能需求和制造成本,完成了对既有弹簧的优化,试验效果良好。

关键词：弹簧衰减松弛制动系统调压阀