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弹簧材料的弹性模量

时间:2013-03-27 17:30来源:弹簧网 作者:www.zhaotanhuang.com 点击:
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[导读] 弹性模量代表应力和应变关系式中的比例系数。它有两个指标:一个是拉伸弹性模量,用E表示,另一个是剪切弹性模量,用G表示。弹性模量越大,表示得到相同的变形,所需要的载荷

  弹性模量代表应力和应变关系式中的比例系数。它有两个指标:一个是拉伸弹性模量,用“E”表示,另一个是剪切弹性模量,用“G”表示。弹性模量越大,表示得到相同的变形,所需要的载荷也越大;反之,则越小。
  
  弹簧的刚度与弹性模量成正比。E的取值对弹簧的计算结果影响很大。虽然,很多设计手册或参考资料列举了有关弹簧材料的弹性模量值,但这些数值不是恒定不变的。实验表明,弹性横量的大小与晶体结构的方向性、化学成分,冷拔变形的百分比、热处理工艺及环境温度度有关。
  
  图3-1表示退火和淬火处理时,弹性模量和碳素钢含碳量的关系。从图中可以看出,随着碳素钢碳含量的增加,弹性模量E和G的值略有减少,最大为5%。

弹簧材料的弹性模量
  
  图3-2表示碳素钢的塑性变形百分比与弹性模量E的关系。从图中可以看出,在变形程度较小时,E值下降很快,在20%附近,E值最低。随后,E值随着变形程度的增加而升高。塑性变形后施行退火处理,即使是低温,E值也急剧上升。淬火处理,E值下降2—3%.回火E值将会提高。

弹簧材料的弹性模量
  
  在室温下,冷拔钢丝的弹性模量随着材料直径的变化而略有不同,它们的差别约为5%,一般可按下式计算。

弹簧材料的弹性模量
  
  常用弹簧材料在室温下的弹性模量E和G值见表3-1。

弹簧材料的弹性模量
  
  在高温下工作的弹簧,材料受热膨胀,其弹性模量也随之降低。如果弹簧所受的载荷不变,弹性楼量减少后,弹簧刚度变小、变形增加;如果是弹簧的变形保持不变,则载荷随之减少。
  
  油淬火弹簧钢的弹性模量在不同温度下的数值见表3一2。

弹簧材料的弹性模量
  
  图3—3是拉伸弹性模量E与温度的关系曲线。图中虚线是根据材料力学工作者得到的数据作出的,实线是根据几位弹簧钢丝研究者得到的数据作出的。对弹簧钢来说,使用实线较安全些。

弹簧材料的弹性模量
  
  图3-4是几种材料的剪切弹性模量G与温度的关系曲线。从图3-3和图3-4可以看出,当温度超过350℃以后,材料的弹性模量减少得很快。

弹簧材料的弹性模量
  
  剪切弹性模量G与温度的关系,还可用下式计算:
  
弹簧材料的弹性模量 

弹簧材料的弹性模量

 设计弹簧时,必须根据弹簧的工作温度选取弹性模量值,否则将会导致实际载荷(或变形)与计算值出入较大,例如,油淬火弹簧钢丝制造的压缩弹簧,在200℃时.G=73100MPa,在38度时,G=77200MPa.它们的比值为94.6%,即载荷(或变形)要相差5.4%。

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