專利名稱：一種片狀彈簧常溫及高溫應力松弛壽命預測的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于片狀彈簧壽命預測技術領域，具體涉及ー種可用于片狀彈簧常溫和高溫應カ松弛壽命預測的方法。
背景技術：
鈹青銅由于其優(yōu)良的機械性能、耐磨耐疲勞性能、導電性能及弾性，廣泛應用于繼電器、接觸器、電連接器等電子元器件中。作為ー種弾性合金，在長期貯存和使用中應カ松弛是其主要的失效模式，為了使得片狀彈簧(多為鈹青銅)在各種機電元件中可靠使用，需要對其的使用壽命情況進行合理預測。目前不同國家對應カ松弛試驗沒有統(tǒng)ー的標準，測試裝置也各有不同，因此壽命預測方法也不盡相同。懸臂梁式試驗是研究彎曲應カ松弛試驗方法中主要的試驗方法，測試方法大多基于美國標準，首先給試樣施加各種撓度水平，用應變儀測得各種撓度水平下的應變，由此建立應變-撓度曲線，用軸向拉伸試驗確定試樣所用材料的應力-應變特性。用光學比較儀測量所產生的永久變形，用初始撓度換算成初始應カ的相似方法，把永久度變形換算成損失應力。一般采用螺栓加載測量的方式，該方法試驗時間較長，自動化程度低，誤差相對較大，而且不能實現(xiàn)帶溫測量，因此其壽命預測的準確性也較差。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中片狀彈簧壽命預測自動化程度較低、試驗時間較長、誤差較大、不能實現(xiàn)帶溫測量、以及壽命預測的準確性較差的問題，提供ー種片狀彈簧常溫及高溫應カ松弛壽命預測的方法。ー種片狀彈簧常溫及高溫應カ松弛壽命預測的方法，具體包括以下步驟步驟一，待測彈簧試樣的制備和處理。步驟I. I :下料，選定應力松弛試驗材料。步驟I. 2 :將材料經線切割成等應カ試樣。所述的等應カ試樣為具有對稱形狀的片狀結構，試樣的一端開有孔。步驟I. 3 :將待測彈簧試樣進行規(guī)定的時效處理，達到規(guī)定的力學狀態(tài)；步驟ニ，測試設備的安裝及試驗準備。步驟2. I :將設定的簧片彎曲初始應力帯入初始撓度計算公式，進而確定限制器和前側板的垂直高度差。步驟2. 2 :安裝測試設備；所述的測試設備包括底座、限制器、上板、壓カ傳感器、壓頭、前側板和后側板；在裝配時，首先，將前側板和后側板分別固定在底座的前側和后側，所述前側板、后側板以及底座，三者的下側面的中心位于同一豎直水平線上；其次，將待測 彈簧試樣開孔的一端通過螺栓固定在前側板上側的中心沉孔中，待測彈簧試樣的另一端放置在后側板上側中間位置的凹槽中；然后，將壓頭固定在壓カ傳感器的下端，將壓カ傳感器的上端固定在上板的中心通孔上，壓カ傳感器位于上板的下側面；最后，裝配限制器，底座開有的左沉孔和右沉孔，分別垂直對應上板的左通孔和右通孔，所述的上板的左通孔和右通孔相對于上板的中心通孔左右對稱，且底座的中心位置與上板的中心位置垂直對應，在底座的左沉孔和上板左通孔之間裝配左限制器，在底座的右沉孔和上板的右通孔之間裝配右限制器，所述的限制器的兩端帶外螺紋，下端固定在底座的左沉孔或右沉孔中，上端通過螺栓固定在上板左通孔或右通孔上。
步驟2. 3 :將連接壓カ傳感器的傳感器引線和外置的數(shù)據(jù)顯示儀表相連，并將數(shù)據(jù)顯示儀表的電源線和電源相接，在所述的測試設備處于零測試狀態(tài)下對數(shù)據(jù)顯示儀表進行調零和量程校準。步驟2. 4 :擰緊上板左、右兩側固定限制器的螺母，擰緊過程中盡量保證待測彈簧試樣兩側受カ均勻，待數(shù)據(jù)顯示儀表的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，讀取初始應力。步驟三，進行彈簧應カ松弛試驗并采集不同時間的應カ值，具體是將帶有待測彈簧試樣的測試設備放置在高溫試驗箱內，接通電源，調節(jié)試驗箱的溫度，記錄不同時間下待測彈簧試樣的彎曲應カ值；步驟四，達到規(guī)定試驗時間，讀取終止試驗時間時的儀表顯示值，從試驗箱中取出測試設備進行冷卻，冷卻后將測試設備卸載，取出待測彈簧試樣，將待測彈簧試樣在自由狀態(tài)下停放ー小時，用應變儀測量待測彈簧試樣彎曲變形后的恢復高度，進而確定該簧片材料的應カ松弛損失情況。步驟五，進行應力松弛壽命預測。步驟5. I :試驗數(shù)據(jù)的采集。設定待測彈簧試樣應力松弛的失效判據(jù)，按照步驟三的方法，對不同溫度下截止失效為止的應カ與時間變化情況進行測試數(shù)據(jù)的采集。步驟5. 2 :試驗數(shù)據(jù)的處理。首先，利用經驗公式Y = Alnt+B，對采集的數(shù)據(jù)用MATLAB工具進行擬合，得出不同溫度下應カ與時間變化關系圖，式中Y為應カ值，t為時間，A、B為常數(shù)。由初始應カ和失效判據(jù)算出極限應カ值，過極限應カ值作水平直線，得到不同溫度下失效截止時間。然后根據(jù)阿累尼烏斯方程1ητ =〔+$，,1ητ與|關系圖，式中τ為某溫度
下的失效時間，T為溫度，Q為活化能，R為波爾茲曼常數(shù)，C為常數(shù)，在用MATLAB工具對試驗數(shù)據(jù)進行擬合的基礎上外推出常溫下待測彈簧試樣的失效時間的對數(shù)，從而得出常溫下的壽命值，即進行壽命預測。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于(I)本發(fā)明方法通過壓カ傳感器及外置的數(shù)據(jù)顯示儀表實時監(jiān)測壓縮應カ的變化，試驗過程中不用將試樣拿出測試，不用更換試樣，影響數(shù)據(jù)波動的因素較少，保證了測試數(shù)據(jù)的準確性、可重復性和再現(xiàn)性，進而確保所得到的片狀彈簧的壽命預測結果是準確的。(2)本發(fā)明方法采用的壓カ傳感器及輸出的傳感器引線均適用于高溫條件，因此本發(fā)明能夠進行高溫下的片狀彈簧應カ松弛壽命測試。(3)目前常用的確定應力和撓度的關系的方法是給試樣施加各種撓度水平時，用應變儀獲得一條應變-撓度曲線，用軸向試驗確定材料的應カ-應變特性，利用此特性建立彎曲撓度，產生所要求的施加應力。本發(fā)明不需要確定應カ和撓度的關系，將不易測量的試樣彎曲撓度轉換為易測量的電信號。另外，目前常用測量方法是將試樣放到設定的溫度，放置一定時間，然后把試樣從其夾具上移開，用光學比較儀測量產生的永久變形，然后把永久變形換算成損失應カ，而本發(fā)明方法不需要將永久變形換算成損失應カ。因此，相比現(xiàn)有方法，本發(fā)明方法更加簡單。(4)本發(fā)明方法不需要對試樣測量若干次取平均值，因而提高了工作效率，避免了因循環(huán)測量記錄帶來的誤差。(5)本發(fā)明所采用的試樣為具有對稱形狀的片狀結構，保證了試樣彎曲過程中不產生側向彎曲；試樣尺寸設計避免產生由于夾持加載帶來的端頭效應帶的影響；試樣為對稱結構，受カ在中間位置，相對中間位置的對稱位置也受カ相同，易于試驗和分析。


圖I為本發(fā)明的測試設備的總裝配圖的正視圖；
圖2為本發(fā)明的測試設備的總裝配圖的后視圖；圖3為本發(fā)明的測試設備中上板的示意圖a為俯視圖，b為A-A方向剖面圖；圖4為本發(fā)明的測試設備中底座的示意圖a為俯視圖，b為B-B方向剖面圖，c為前視圖或后視圖；圖5為本發(fā)明的測試設備中前側板的結構示意圖a為主視圖，b為俯視圖；圖6為本發(fā)明的測試設備中后側板的結構示意圖a為主視圖，b為俯視圖；圖7為本發(fā)明的測試設備中限制器的結構示意圖；圖8為本發(fā)明的測試設備中壓力傳感器的結構示意圖；圖9為本發(fā)明的測試設備中壓頭的結構示意圖a為主視圖，b為側視圖；圖10為本發(fā)明的測試設備中墊塊的結構示意圖；圖11為本發(fā)明待測片狀彈簧的試樣形狀圖；圖12為本發(fā)明的壽命預測方法的步驟流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明進行的詳細的說明。本發(fā)明提供的測試方式基于下面ー種測試設備，如圖I和圖3所示，該測試設備主要包括如下幾個模塊底座I、限制器2、上板3、壓カ傳感器4、壓頭5、前側板6和后側板7。如圖I和2所示，上板3平置于底座I的正上方,底座I與上板3的中心位置相對應。底座I和上板3通過左右兩個限制器2固定一起。在上板3的相對底座I的ー側的中心位置上固定有壓カ傳感器4，壓カ傳感器4的另一端固定有壓頭5。壓カ傳感器4通過傳感器引線8與外置數(shù)據(jù)顯示儀表連接，將測量的壓頭5的壓カ傳輸給外置數(shù)據(jù)顯示儀表。在底座I的前后兩側分別固定有前側板6和后側板7，待測片狀彈簧的兩端分別放置在前側板6和后側板7上。在測試時候，將待測片狀彈簧放置好后，壓頭5位于待測片狀彈簧的正中間位置。如圖3的a和b所示，上板3上的中心位置開有通孔32，用于固定壓カ傳感器4，在中心通孔32左右対稱的位置各開有ー個通孔31，用于裝配限制器2。如圖3的a所示的左、右兩個通孔31的中心位于過中心通孔10的橫向水平線上。如圖4的a和b所示，底座I的上側，垂直對應上板3的左、右通孔31的位置各開有兩個沉孔11，用于將固定限制器2的一端固定在下板I上，保證下板I平整。如圖4的C所示，底座I的前后側各開有兩個孔12,用于固定前側板6和后側板7。上板3和底座I都為平板，由鍍鉻材料、不銹鋼或者其他耐高溫、耐腐蝕材料制造，進行高度拋光，具有較高的表面光潔度、平行度和剛度。如圖5的a所示，在前側板6的側面開有兩個通孔61，兩個通孔61的位置對應底座I前側所開的兩個孔12，通過螺釘可將前側板6固定在底座I上。如圖5的b所示，在前側板6的上側的中心位置開有沉孔62，用于固定待測片狀彈簧的一端。為了使待測片狀彈簧在試驗時更加穩(wěn)固，在靠近沉孔62的一周上還均勻開有4個沉孔63，用于固定待測片狀彈簧。在固定待測片狀彈簧時，用一個墊塊III放置在待測彈簧開孔一端上，通過螺栓將墊塊III、待測片狀彈簧和前側板6固定在一起。墊塊III的結構如圖10所示。
如圖6中a所示,后側板7的側面開有兩個通孔71,兩個通孔71的位置對應底座I后側所開的兩個孔12，通過螺釘可將后側板7固定在底座I上。如圖6中b所示，后側板7的上側開有凹槽72，用于放置待測片狀彈簧的另一端，凹槽72的寬度略大于待測片狀彈黃端部的覽度，待測片狀彈黃能夠放直在凹槽72中，避免試驗中試樣發(fā)生左右移動。后側板7上所開的凹槽72的底面與前側板6的上側面處于同一水平面上。如圖7所示，限制器2的兩端帶外螺紋，在上的一端穿過上板3左邊或者右邊的通孔31，并用螺母將限制器2與上板3固定，限制器2在下的一端固定在下板I上的垂直對應上板3左邊或者右邊的通孔31的沉孔11中。限制器2采用不銹鋼材料制成，其高度根據(jù)片簧的撓度變形率來決定，用以保證試樣壓縮到規(guī)定的高度值，產生恒定的形變，其高度允許公差為O. 02mm。如圖8所示，壓カ傳感器4的兩端帶外螺紋，壓カ傳感器4在上的一端穿過上板3的中心通孔11，并通過螺母固定在上板3上，在下的一端安裝了一個壓頭5，用于避免壓カ傳感器4的螺栓直接和待測片狀彈簧接觸，造成應カ分布不均，以及避免待測片狀彈簧高溫軟化后粘連壓カ傳感器4，造成壓カ傳感器4使用壽命和試驗精度下降的問題。壓カ傳感器4與壓頭5相連接的一端的頭部為光桿，設置一段光桿是為了避免下面情況由于反復使用造成螺紋磨損從而引起壓カ傳感器4與壓頭5之間接觸的間隙，進而影響測試精度。本發(fā)明測試設備中所選用的壓カ傳感器的規(guī)格為kzi3k-l，準確度級別為O. 001，輸出靈敏度為2. 248mV/V，溫度范圍為0°C 150°C，量程為980N。壓カ傳感器4通過傳感器引線8連接的數(shù)據(jù)顯示儀表外供電源輸入端透明線為正極，黒色為負極，儀表輸入端黃線為正極，白線為負扱。本發(fā)明的測試設備中的壓カ傳感器4測量精度達千分之一，溫漂小而且可以在高溫下保持良好的精度。如圖9所示，壓頭5通過內螺紋固定在壓カ傳感器4上。對應于壓カ傳感器4 一端設置的光桿，壓頭5中的內螺紋也同樣存在一段光滑段，如圖9的a中所示。本發(fā)明實施例中設置壓力傳感器一端的光桿為3-5_，同樣，對應壓頭5中內螺紋處于底部的位置設置3-5mm的光滑段。另外，針對測試對象為片狀彈簧，壓頭5與彈簧為線接觸，使得被測片狀彈簧受カ位置為一條線，且壓頭5與被測片狀彈簧接觸的部位的寬度大于被測片狀彈簧的寬度，避免彈簧由于試驗造成卷邊等問題，使得試驗更加準確，也節(jié)約了試驗樣品。為使本發(fā)明設備具有通用性，設計了三種墊塊I、II和III，如圖10所示，三種墊塊都為一矩形，中心開有通孔，在中心通孔的圓周方向上還均勻開有四個通孔。墊塊I用于輔助設置所要求的載荷，設置墊塊I的中心通孔的直徑大于限制器2上端直徑，根據(jù)試驗的需要，在兩個限制器2的上端與上板3相接處，套上相同厚度的墊塊I，改變壓頭5給待測片狀彈簧所施加的壓力。墊塊II用于調整前側板6和后側板7之間的間距。墊塊II的中心通孔的直徑大于連接前側板6或后側板7連接底座I的通孔的直徑。在前側板6或后側板7連接底座I的位置分別墊上相同厚度的墊塊II，以適應不同長度的待測片狀彈簧。墊塊III的中心通孔的直徑與前側板6上側的中心沉孔62的直徑、待測片狀彈簧開孔端所開的孔的直徑相同，在安裝待測片狀彈簧時，將墊塊III放置在待測片狀彈簧開孔端的上面，通過螺栓將墊塊III和待測片狀彈簧開孔端固定在前側板6上側。
如圖11所示，為采用本發(fā)明測試設備所用的待測片狀彈簧的形狀。待測片狀彈簧的一端開有孔，用于通過螺母將彈簧和前側板6上側的中心沉孔62固定在一起，限定待測片狀彈簧的位置。待測片狀彈簧的另一端置于后側板7的上側的凹槽72中。國標推薦一般采用拉伸應力松弛或者是彎矩環(huán)狀試樣。本發(fā)明所采用的試樣的要求更加符合本發(fā)明所提供的測試設備，如圖11所示，本發(fā)明所采用的試樣的設計的準則為該試樣為等應力片形試樣。除試樣兩個端頭受カ不均勻外，在標距范圍內各截面所受應カ相等。而且根據(jù)美國ASTME328 — 78標準的要求，采用寬片試樣時，要保證只受軸向應力而不產生側向彎曲，試樣寬度至少是厚度的10倍。試樣長度選擇原則使試樣彎曲變形時產生的撓度容易測量。若撓度太小則不易測量。試樣標距超過一定尺寸后，才能避免夾持加載時，端頭效應帶的影響。若標距太長，會產生表面法向誤差。本發(fā)明采用的試樣的關于中心線對稱的，可以選取對稱位置進行對比分析。如圖12所示，ー種片狀彈簧常溫及高溫應カ松弛壽命預測的方法，具體包括以下步驟步驟一，待測彈簧試樣的制備和處理。步驟I. I :下料，選定應力松弛試驗材料。步驟I. 2 :將材料經線切割成等應カ試樣。所述的等應カ試樣為具有對稱形狀的片狀結構，試樣的一端開有孔。步驟I. 3 :將待測彈簧試樣進行規(guī)定的時效處理，達到規(guī)定的力學狀態(tài)。步驟ニ，測試設備的安裝及試驗準備。步驟2. I :將設定的簧片彎曲初始應力帯入初始撓度計算公式，進而確定確定限制器2和前側板6的垂直高度差。待測彈簧試樣的初始撓度f的計算公式如下f =
HE其中，f的単位為毫米(mm) ；L表示待測彈簧試樣的標距長度，單位為mm ; σ表示待測彈簧試樣表層最大應カ，單位為MPa ；h表示待測彈簧試樣的厚度，單位為_ ；E表示待測彈簧試樣材料的彈性模量，單位為MPa。其中σ可取O. 5 σ e,0. 5 σ α2或者是O. 8 σ e，σ Q 2表示屈服強度，oe表示彈性極限。本發(fā)明此處選取0.5oa2，本發(fā)明采用該值，能夠得到一個較合理的初始擾度，從而確定ー個適合試驗的高度差。步驟2. 2 :安裝測試設備；將前側板6和后側板7固定于底座I上，然后將試樣固定于前后側板上。之后將兩個左、右限制器2固定于底座I上，然后將壓カ傳感器4和壓頭5連接后整體固定于上板3上，最后通過限制器2將上板3和底座I固定一起。
將前側板6和后側板7分別固定在底座I的前側和后側，需要根據(jù)待測彈簧試樣的長度，在前側板6與底座I之間以及在后側板7與底座I之間設置相同厚度的墊塊II來調整前側板6和后側板7之間的間距；所述的墊塊II具有厚度且中心開有通孔，通孔的直徑大于前側板6或后側板7連接底座I的通孔的直徑。將待測彈簧試樣固定在前側板6上吋，將墊塊III放置在待測彈簧試樣開孔一端的上面，然后通過螺栓將墊塊III和待測彈簧試樣開孔一端固定在前側板6上。裝配限制器2吋，需要根據(jù)步驟2. I得到的垂直高度差，調整上板3的下側面距離前側板6的上側面的垂直距離，在限制器2的高度不夠時，通過在兩個限制器2和上板3之間設置相同厚度的墊塊I來達到所要設定的高度；所述的墊塊I具有厚度且中心開有通孔，通孔的直徑大于限制器2上端的直徑。步驟2. 3 :將連接壓カ傳感器的傳感器引線和外置的數(shù)據(jù)顯示儀表相連，并將數(shù)據(jù)顯示儀表的電源線和電源相接，在所述的測試設備處于零測試狀態(tài)下對數(shù)據(jù)顯示儀表進行調零和量程校準。步驟2. 4 :擰緊上板左、右兩側固定限制器的螺母，擰緊過程中盡量保證待測彈簧試樣兩側受カ均勻，待數(shù)據(jù)顯示儀表的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，讀取初始應力。步驟三，進行彈簧應カ松弛試驗并采集不同時間的應カ值，具體是將帶有待測彈簧試樣的測試設備放置在高溫試驗箱內，接通電源，調節(jié)試驗箱的溫度，記錄不同時間下待測彈簧試樣的彎曲應カ值。步驟四，達到規(guī)定試驗時間，讀取終止試驗時間時的儀表顯示值，從試驗箱中取出測試設備進行冷卻，冷卻后將測試設備卸載，取出待測彈簧試樣，將待測彈簧試樣在自由狀態(tài)下停放ー小時，用應變儀測量待測彈簧試樣彎曲變形后的恢復高度，進而確定該簧片材料的應カ松弛損失情況。步驟五，進行應力松弛壽命預測。步驟5. I :采集試驗數(shù)據(jù)。以應カ下降百分之幾作為待測彈簧試樣應カ松弛的失效判據(jù)，本發(fā)明實施例選擇應力下降3%或5%，按照步驟三的方法，對不同溫度下截止失效為止的應カ與時間變化情況進行試驗數(shù)據(jù)采集。步驟5. 2 :處理試驗數(shù)據(jù)。首先利用經驗公式Y = Alnt+B，對采集的數(shù)據(jù)用MATLAB工具進行擬合，得出不同溫度下應カ與時間變化關系圖，式中Y為應カ值，t為時間，A、B為常數(shù)。由初始應カ和失效判據(jù)算出極限應カ值，過極限應カ值作水平直線，得到不同溫度下失效截止時間。然后根據(jù)阿累尼烏斯方程Ιητ = C +$，作In τ與|關系圖，式中τ為某溫度下 的失效時間，T為溫度，Q為活化能，R為波爾茲曼常數(shù)，C為常數(shù)，在對試驗數(shù)據(jù)進行擬合的基礎上外推出常溫下片裝彈簧的失效時間的對數(shù)，從而得出常溫下的壽命值。
權利要求
1.一種片狀彈簧常溫及高溫應力松弛壽命預測的方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一，測試試樣的制備和處理。
步驟1.1:下料，選定應力松弛試驗材料； 步驟I. 2 :將材料經線切割成等應力試樣，所述的等應力試樣為具有對稱形狀的片狀結構，試樣的一端開有孔； 步驟I. 3 :將測試試樣進行規(guī)定的時效處理，達到規(guī)定的力學狀態(tài)； 步驟二，測試設備的安裝及試驗準備； 步驟2. I :將設定的簧片彎曲初始應力帶入初始撓度計算公式，進而確定限制器(2)和前側板出)的垂直高度差； 步驟2. 2 :安裝測試設備；所述的測試設備包括底座、限制器、上板、壓力傳感器、壓頭、前側板和后側板；在裝配時，首先，將前側板和后側板分別固定在底座的前側和后側，所述前側板、后側板以及底座，三者的下側面位于同一個水平面上；其次，將待測彈簧試樣開孔的一端通過螺栓固定在前側板上側的中心沉孔中，待測彈簧試樣的另一端放置在后側板上側中間位置的凹槽中，前側板的上側面和后側上側的凹槽的底面處于同一水平位置；然后，將壓頭固定在壓力傳感器的下端，將壓力傳感器的上端固定在上板的中心通孔上，壓力傳感器位于上板的下側面；最后，裝配限制器，底座開有的左沉孔和右沉孔，分別垂直對應上板的左通孔和右通孔，所述的上板的左通孔和右通孔相對于上板的中心通孔左右對稱，且底座的中心位置與上板的中心位置垂直對應，在底座的左沉孔和上板左通孔之間裝配左限制器，在底座的右沉孔和上板的右通孔之間裝配右限制器，所述的限制器的兩端帶外螺紋，下端固定在底座的左沉孔或右沉孔中，上端通過螺栓固定在上板左通孔或右通孔上；步驟2. 3 :將連接壓力傳感器的傳感器引線和外置的數(shù)據(jù)顯示儀表相連，并將數(shù)據(jù)顯示儀表的電源線和電源相接，在所述的測試設備處于零測試狀態(tài)下對數(shù)據(jù)顯示儀表進行調零和量程校準； 步驟2. 4 :擰緊上板左、右兩側固定限制器的螺母，擰緊過程中盡量保證待測彈簧試樣兩側受力均勻，待數(shù)據(jù)顯示儀表的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，讀取初始應力； 步驟三，進行彈簧應力松弛試驗并采集不同時間的應力值，具體是將帶有待測彈簧試樣的測試設備放置在高溫試驗箱內，接通電源，調節(jié)試驗箱的溫度，記錄不同時間下待測彈簧試樣的彎曲應力值； 步驟四，達到規(guī)定試驗時間，讀取終止試驗時間時的儀表顯示值，從試驗箱中取出測試設備進行冷卻，冷卻后將測試設備卸載，取出待測彈簧試樣，將待測彈簧試樣在自由狀態(tài)下停放一小時，用應變儀測量待測彈簧試樣彎曲變形后的恢復高度，進而確定該簧片材料的應力松弛損失情況； 步驟五，進行應力松弛壽命預測； 步驟5. I :試驗數(shù)據(jù)的采集；設定待測彈簧試樣應力松弛的失效判據(jù)，按照步驟三的方法，對不同溫度下截止失效為止的應力與時間變化情況進行測試數(shù)據(jù)的采集； 步驟5. 2:試驗數(shù)據(jù)的處理； 首先，利用經驗公式Y = Alnt+B，對采集的數(shù)據(jù)用MATLAB工具進行擬合，得出不同溫度下應力與時間變化關系圖，式中Y為應力值，t為時間，A、B為常數(shù)；由初始應力和失效判據(jù)確定極限應力值，過極限應力值作水平直線，得到不同溫度下失效截止時間；然后根據(jù)阿累尼烏斯方程InT = C+&，作In T與^關系圖，式中T為某溫度下的失效時間，T為溫度，Q為活化能，R為波爾茲曼常數(shù)，C為常數(shù)，在用MATLAB工具對試驗數(shù)據(jù)進行擬合的基礎上外推出常溫下待測彈簧試樣的失效時間的對數(shù)，從而得出常溫下的壽命值。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應力松弛壽命預測的方法，其特征在于，步驟2. 2中所述的壓頭(5)在測試設備裝配完成后，與待測彈簧試樣的中間位置線接觸。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應力松弛壽命預測的方法，其特征在于，步驟2. 2中所述的壓力傳感器⑷的規(guī)格為kzPk-1，輸出靈敏度為2. 248mV/V，溫度范圍為(TC 150°C，量程為980N。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應力松弛壽命預測的方法，其特征在于，步驟5. I中所述的失效判據(jù)，設定為當應力下降3%或5%時，作為待測彈簧試樣應力松弛的失效判據(jù)。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應力松弛壽命預測的方法，其特征在于，步驟I中所述的待測彈簧試樣，試樣的寬度至少是厚度的10倍。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應力松弛壽命預測的方法，其特征在于，步驟2. I中待測彈簧試樣的初始撓度，具體通過下式確定
7.根據(jù)權利要求6所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應力松弛壽命預測的方法，其特征在于，所述的0取0. 5oq.2，0。.2表不屈服強度。
8.根據(jù)權利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應力松弛壽命預測的方法，其特征在于，步驟2. 2中所述的裝配限制器(2)，需要根據(jù)步驟2. I得到的垂直高度差，調整上板(3)的下側面距離前側板￠)的上側面的垂直距離，在限制器(2)的高度不夠時，通過在兩個限制器(2)和上板(3)之間設置相同厚度的墊塊I來達到所要設定的高度；所述的墊塊I具有厚度且中心開有通孔，通孔的直徑大于限制器(2)上端直徑。
9.根據(jù)權利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應力松弛壽命預測的方法，其特征在于，步驟2. 2中所述的將前側板(6)和后側板(7)分別固定在底座(I)的前側和后側，需要根據(jù)待測彈簧試樣的長度，在前側板(6)與底座⑴之間以及在后側板(7)與底座(I)之間設置相同厚度的墊塊II來調整前側板(6)和后側板(7)之間的間距；所述的墊塊II具有厚度且中心開有通孔，通孔的直徑大于前側板(6)或后側板(7)連接底座(I)的通孔的直徑。
全文摘要
本發(fā)明提出一種片狀彈簧常溫及高溫應力松弛壽命預測的方法，首先制備待測彈簧試樣，所制待測彈簧試樣為等應力試樣；其次安裝測試設備，測試設備的底座前后固定有側板，試樣的兩端分別放置在側板上，通過限制器將底座和上板固定一起，上板上安裝有壓力傳感器，壓力傳感器下端安裝的壓頭給試樣施加壓力；然后進行彈簧應力松弛試驗并采集不同時間的應力值，在達到規(guī)定試驗時間后，確定該試樣材料的應力松弛損失情況，然后根據(jù)失效判據(jù)，選取測試數(shù)據(jù)，利用經驗公式和阿累尼烏斯方程對數(shù)據(jù)進行處理，最后確定常溫下的試樣的壽命值。本發(fā)明方法將不易測量的試樣彎曲撓度轉換為易測量的電信號，提高了工作效率，方法簡單，且所得到壽命預測結果準確。
文檔編號G01N3/54GK102650582SQ20121012307
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權日2012年4月24日
發(fā)明者張衛(wèi)方, 楊明遠, 王爽, 趙世君, 趙麗, 陳宇 申請人:北京航空航天大學