表面缺陷對彈簧疲勞性能的影響.pdf

1、軸箱彈簧是機(jī)車轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件之一，其性能的穩(wěn)定性直接影響機(jī)車運行的安全及平穩(wěn)。彈簧承載情況及工作環(huán)境十分復(fù)雜，所以，彈簧的疲勞壽命具有非常大的隨機(jī)性，是廣大工程技術(shù)研究人員十分關(guān)注的問題。因此，研究彈簧疲勞壽命具有重要的理論及實際意義。 由于彈簧制造工藝等原因，彈簧表面總是不可避免的出現(xiàn)各種缺陷。由于這些缺陷的存在，促使了彈簧疲勞裂紋的萌生，而缺陷的形狀大小又會對其疲勞裂紋擴(kuò)展速率產(chǎn)生很大的影響，從而導(dǎo)致彈簧在實際使用過程中往

2、往發(fā)生早期斷裂。本文圍繞帶初始缺陷的機(jī)車軸箱彈簧，對其疲勞壽命的一些問題展開了研究，主要內(nèi)容分為以下幾個部分： 首先，對彈簧的特性及常見的斷裂類型進(jìn)行總結(jié)比較，歸納出彈簧斷裂的形式及一般規(guī)律； 然后，以資陽機(jī)車有限公司的機(jī)車為研究對象，從試驗中歸納總結(jié)并分析了導(dǎo)致彈簧疲勞斷裂的主要因素，給出了改進(jìn)的方法并和相應(yīng)的試驗驗證； 最后，結(jié)合斷裂力學(xué)的理論和有限元分析手段，針對彈簧出現(xiàn)表面缺陷的情況，以缺陷尺寸、裂紋尺寸

3、、應(yīng)力強度因子作為研究的參量，通過使用大型有限元程序ANSYS分析計算，分析比較三者之間的關(guān)系，從而給出表面缺陷對彈簧疲勞壽命的影響及變化趨勢。 通過計算，可以認(rèn)為：①彈簧表面缺陷裂紋問題中，裂紋前沿的應(yīng)力強度因子最大值都出現(xiàn)在裂紋最深的部位，越靠近彈簧表面，應(yīng)力強度因子越弱；②隨著裂紋的擴(kuò)展，即裂紋長度的增加，裂紋尖端應(yīng)力強度因子普遍增大，但是增大的幅度越來越小；③表面缺陷的深度也會對裂紋前沿的應(yīng)力強度因子產(chǎn)生影響，隨著h/R