圆柱螺旋弹簧设计计算

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用Ansys进行弹簧的三维有限元分析，感觉很费劲！

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断面是圆或者是椭圆，取决于断面的空间方向。如果断面平行于法向的话，断口就是圆形截面（如上贴下图），而如果断面平行于总体坐标平面，则断口是椭圆形（见下图）




这样便于施加约束、加载和求解。

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合成应力似乎很大

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轴心截面的剪应力云图，其内侧剪应力1761Mpa与理论值还是比较吻合的

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ASD计算的剪应力是1781Mpa




补充内容 (2023-9-30 06:54):
按照《弹簧手册》的计算公式，对于油淬火回火弹簧钢丝冷卷成形的压缩弹簧，如果是静载工况，其许用剪切应力可以为0.6倍的抗拉强度（第2版），0.55倍抗拉强度（第3版），而GB标准中，仅允许0.5倍抗拉强度。

而且，静载弹簧的系数K可以取值为1.0，也就是ASD中的Uncorrected Stress

补充内容 (2023-9-30 06:55):
对于2000Mpa的TDSiCr-C材料而言，假设取值尽量大的话，许用剪切应力为1200Mpa，上图中剪切应力达到了1299Mpa，略有超过。

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有限元计算出来的轴向力34646N，也与ASD计算结果非常接近！


***** SUMMATION OF TOTAL    FORCES AND MOMENTS IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM *****
  FX  = -0.6790282E-07
  FY  =   34646.47   
  FZ  =   1087.985   
  MX  =  -150822.2   
  MY  =  -19890.23   
  MZ  =  -1081157.   

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究竟是以Von Mises应力为限，还是以剪应力为限呢？

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在这篇论文中，合成当量应力的计算采用了简化公式，尤其是两个σ的计算采用了简化公式。

而且根号里面τ的4次方错了，应该是τ的2次方

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而在张英会等所著的《弹簧手册》第3版中，提供了精确的计算公式，用于计算各个应力，以及计算合成当量应力。

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同样是张英会《弹簧手册》第3版，也提供了简化的计算公式。
那就是：两个σ都等于零，这样的话，当量应力就默认为2倍的剪应力了！




圆截面弹簧钢丝压缩弹簧的应力和变形计算

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按照第一强度理论，只考虑最大主应力，这个对于弹簧来说似乎还算靠谱！

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Von Mises应力，其实就是第4强度理论




但是，弹簧书籍里面的合成当量应力，并没有采用4大强度理论里面的任何一个理论，而是采用了另外的莫尔强度理论

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收集了一些弹簧有限元分析的论文资料。

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在拉压极限强度相等时，莫尔强度理论退化成为第3强度理论。

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前面我们提到过通常的钢结构经验公式，材料的抗剪极限强度等于0.707倍的抗拉强度；但是，弹簧领域也有一个说法是抗剪弹性极限强度等于0.45倍的抗拉强度（油淬火回火钢丝）。

这两者可谓是差距巨大！

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但是，前面楼层对该弹簧精确的有限元计算，得到的剪应力为1761Mpa，其Von Mises应力更是超过了3000Mpa，这个当量应力数值已经远远超过了弹簧丝的抗拉强度了！那么，这个弹簧究竟能否承载设定的载荷呢？

退一步来说，按照经验数值，材料抗剪强度一般可以取到抗拉强度的0.707倍，也就是TDSiCr-C的剪切强度估计可以达到1414Mpa，所以按照《弹簧手册》的计算方法，不考虑曲度系数，该弹簧是可以承载设定载荷的，但是处于临界破坏的边缘。

而有限元计算的剪应力，已经超过材料的剪切强度极限，所以肯定会发生剪切屈服破坏；尤其是按照当量应力来考核的话，那就远远超过材料强度极限了，根本就无法承载设定的载荷！

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勐海7572

《特殊钢钢丝》,下载解压不了，能发一份到我的QQ邮箱吗？ 感谢！

勐海7572

特殊钢钢丝》,全下载了，都解压不了，能发一份到我的QQ邮箱吗？ 感谢！   QQ邮箱:771742782@qq.com

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勐海7572 发表于 2023-10-5 07:23
《特殊钢钢丝》,下载解压不了，能发一份到我的QQ邮箱吗？ 感谢！

看到你的帖子，立即自己下载了一遍共11个文件，不仅可以下载还能够正常解压，解压出来的PDF文件也是完全正常的！