[发明专利]一种片状弹簧常温及高温应力松弛寿命预测的方法

摘要

本发明提出一种片状弹簧常温及高温应力松弛寿命预测的方法，首先制备待测弹簧试样，所制待测弹簧试样为等应力试样；其次安装测试设备，测试设备的底座前后固定有侧板，试样的两端分别放置在侧板上，通过限制器将底座和上板固定一起，上板上安装有压力传感器，压力传感器下端安装的压头给试样施加压力；然后进行弹簧应力松弛试验并采集不同时间的应力值，在达到规定试验时间后，确定该试样材料的应力松弛损失情况，然后根据失效判据，选取测试数据，利用经验公式和阿累尼乌斯方程对数据进行处理，最后确定常温下的试样的寿命值。本发明方法将不易测量的试样弯曲挠度转换为易测量的电信号，提高了工作效率，方法简单，且所得到寿命预测结果准确。

主权项

1.一种片状弹簧常温及高温应力松弛寿命预测的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，测试试样的制备和处理。步骤1.1：下料，选定应力松弛试验材料；步骤1.2：将材料经线切割成等应力试样，所述的等应力试样为具有对称形状的片状结构，试样的一端开有孔；步骤1.3：将测试试样进行规定的时效处理，达到规定的力学状态；步骤二，测试设备的安装及试验准备；步骤2.1：将设定的簧片弯曲初始应力带入初始挠度计算公式，进而确定限制器(2)和前侧板(6)的垂直高度差；步骤2.2：安装测试设备；所述的测试设备包括：底座、限制器、上板、压力传感器、压头、前侧板和后侧板；在装配时，首先，将前侧板和后侧板分别固定在底座的前侧和后侧，所述前侧板、后侧板以及底座，三者的下侧面位于同一个水平面上；其次，将待测弹簧试样开孔的一端通过螺栓固定在前侧板上侧的中心沉孔中，待测弹簧试样的另一端放置在后侧板上侧中间位置的凹槽中，前侧板的上侧面和后侧上侧的凹槽的底面处于同一水平位置；然后，将压头固定在压力传感器的下端，将压力传感器的上端固定在上板的中心通孔上，压力传感器位于上板的下侧面；最后，装配限制器，底座开有的左沉孔和右沉孔，分别垂直对应上板的左通孔和右通孔，所述的上板的左通孔和右通孔相对于上板的中心通孔左右对称，且底座的中心位置与上板的中心位置垂直对应，在底座的左沉孔和上板左通孔之间装配左限制器，在底座的右沉孔和上板的右通孔之间装配右限制器，所述的限制器的两端带外螺纹，下端固定在底座的左沉孔或右沉孔中，上端通过螺栓固定在上板左通孔或右通孔上；步骤2.3：将连接压力传感器的传感器引线和外置的数据显示仪表相连，并将数据显示仪表的电源线和电源相接，在所述的测试设备处于零测试状态下对数据显示仪表进行调零和量程校准；步骤2.4：拧紧上板左、右两侧固定限制器的螺母，拧紧过程中尽量保证待测弹簧试样两侧受力均匀，待数据显示仪表的数据稳定后，读取初始应力；步骤三，进行弹簧应力松弛试验并采集不同时间的应力值，具体是：将带有待测弹簧试样的测试设备放置在高温试验箱内，接通电源，调节试验箱的温度，记录不同时间下待测弹簧试样的弯曲应力值；步骤四，达到规定试验时间，读取终止试验时间时的仪表显示值，从试验箱中取出测试 设备进行冷却，冷却后将测试设备卸载，取出待测弹簧试样，将待测弹簧试样在自由状态下停放一小时，用应变仪测量待测弹簧试样弯曲变形后的恢复高度，进而确定该簧片材料的应力松弛损失情况；步骤五，进行应力松弛寿命预测；步骤5.1：试验数据的采集；设定待测弹簧试样应力松弛的失效判据，按照步骤三的方法，对不同温度下截止失效为止的应力与时间变化情况进行测试数据的采集；步骤5.2：试验数据的处理；首先，利用经验公式：Y＝Alnt+B，对采集的数据用MATLAB工具进行拟合，得出不同温度下应力与时间变化关系图，式中Y为应力值，t为时间，A、B为常数；由初始应力和失效判据确定极限应力值，过极限应力值作水平直线，得到不同温度下失效截止时间；然后根据阿累尼乌斯方程：作lnτ与关系图，式中τ为某温度下的失效时间，T为温度，Q为活化能，R为波尔兹曼常数，C为常数，在用MATLAB工具对试验数据进行拟合的基础上外推出常温下待测弹簧试样的失效时间的对数，从而得出常温下的寿命值。