灣四比貝爾
機(jī)械工程學(xué)系，
阿克倫大學(xué)
阿克倫，俄亥俄州44325-3903


噸體育基歇爾
機(jī)械系
航空航天工程，
凱斯西保留地大學(xué)，
俄亥俄州克里夫蘭44106

減少在螺旋彈簧的回彈和殘余應(yīng)力

一個螺旋彈簧金屬冷成形后展現(xiàn)出相當(dāng)大的扭炬回彈。在曲折的過程可以減少回彈的拉伸拉力應(yīng)力。外加拉伸負(fù)荷降低形成塑性鉸的要求。彎曲之后的拉應(yīng)力移動進(jìn)一步降低在截面和由此帶來的約束時刻回彈。更重要的是，回彈的減少可能與在金屬線中減少的殘余應(yīng)力有關(guān)。
簡介
絲螺旋纏繞成螺旋結(jié)構(gòu)是一個簡單的最常見的配置。螺旋彈簧應(yīng)設(shè)計成抗拉伸，壓縮，或扭轉(zhuǎn)載荷。設(shè)計程序，并強(qiáng)調(diào)有完善的[5]。但是，疊加應(yīng)力是在彎曲過程中的殘余應(yīng)力。這些殘余應(yīng)力可與高強(qiáng)度鋼可到1379兆帕（200,000 psi）或以上的材料的屈服強(qiáng)度接近。
殘余應(yīng)力會對疲勞壽命，腐蝕開裂的抵抗力，其他形式的腐蝕產(chǎn)生不利影響.通常機(jī)械部件都要退火加工成形以減少殘余應(yīng)力。然而，通常用于制造機(jī)械彈簧的高強(qiáng)度鋼不會用這種熱加工。另一種方法，本文中提到的，是一個在彎曲拉伸的過程。這將作用于尺寸穩(wěn)定性（減少回彈），并大大減少殘余應(yīng)力。雖然這里的結(jié)果適用于所有的螺旋彈簧，也已展開研究肌內(nèi)電極斷裂的具體問題的工作。用超細(xì)絲制作的一肌內(nèi)電極本質(zhì)上是一種螺旋彈簧作為人工神經(jīng)使用。該電極直接電刺激肌肉損傷患者的脊髓以恢復(fù)部分運(yùn)動功能。肌肉電刺激的方法是一個正在激烈進(jìn)行的研究領(lǐng)域。然而，最大的問題之一仍然是身體內(nèi)部的電極過早和不可預(yù)知的失敗。由于疲勞并且有腐蝕導(dǎo)致了電極的破損。

原理
將這應(yīng)用于電線同樣產(chǎn)生彎曲應(yīng)力分布。隨著當(dāng)前的應(yīng)力增加而增加。對于一個理想的塑性材料，彈性應(yīng)力的增加會在屈服應(yīng)力上停止，如圖所示。增加的時刻，一個塑料鉸鏈的應(yīng)力分布，同樣在圖1顯示，最終達(dá)到。
當(dāng)處于殘余應(yīng)力釋放模式的時候，如圖2所示的結(jié)果。這是塑料鉸鏈的另一種彈性應(yīng)力分布和釋放。彈性張力等于塑性鉸的力矩時刻，兩個符號相反，如圖2所示。
殘余應(yīng)力的大小由〃特定形狀橫截面的形狀因子而定。例如，長方形因子為1.5。對于圓截面的形狀因子為1.7和殘余應(yīng)力大約為屈服力[1的百分之七十]。 （曲梁對小直徑彈簧的影響可能會導(dǎo)致其彈力和殘余應(yīng)力甚至更高，接近屈服應(yīng)力）。
隨著拉中性軸的拉伸力的變化，如圖3所示。中性軸的移動最終的拉伸斷面拉大到足以使整個截面屈服[2]。
由于拉力強(qiáng)制控制〃（即重力的應(yīng)用）塑性鉸的應(yīng)力分布等于橫截面的外加載荷。這就使金屬線彎曲從而約束的偏離直到滿足軸向載荷達(dá)到平衡