[发明专利]一种斜圈弹簧力学性能测试方法

权利要求书

1.一种斜圈弹簧力学性能测试方法，其特征在于：首先，建立直线斜圈弹簧和环形斜圈弹簧的几何参数方程；其次，通过几何参数方程绘制各类斜圈弹簧的几何模型，并导入到有限元软件ANSYS中进行数值模拟，得到调节其各种几何参数时斜圈弹簧在工作达到并圈前的荷载-位移曲线，并通过改变参数，得出各几何参数对该荷载-位移曲线的影响，通过有限元计算结果导出几何参数间的关系，即经验公式，同时通过样品实验测试得到直线斜圈弹簧和环形斜圈弹簧在实际工作中的荷载-位移曲线；最后，将有限元计算结果与实验测试结果进行对比，以验证有限元计算的合理性，从而验证几何参数方程的可行性。

2.根据权利要求1所述的一种斜圈弹簧力学性能测试方法，其特征在于，建立的直线斜圈弹簧的几何参数方程，如下：

1)线模型方程

x(t)=a×cos(360×n×t)y(t)=b×sin(360×n×t)z(t)=l×t+c×sin(360×n×t)---(1)]]>

式中，a、b分别是斜圈弹簧截面为椭圆的两个长短半轴，a＞b，若a、b相同即表示横截面为圆截面；l是直线状态下弹簧的长度；c是用来调节倾角，即斜度，当c取值为零时，直线斜圈弹簧为正圈螺旋弹簧；n是斜圈弹簧的圈数，取正整数；t是一个在0和1之间连续变化的参数；

2)实体模型方程

将弹簧丝横截面尺寸考虑在内，在直角坐标系下，以弹簧的起点为坐标原点建立以下单圈弹簧的参数方程：

x(t)=(rx-rω)sin(2πωt)y(t)=(ry-rω)(1-cos(2πωt))z(t)=t+c/2(1-cos(2πωt))---(2)]]>

式中，r_x代表1/2圈宽；r_y代表1/2圈高；r_ω代表簧丝横截面的半径；显然(r_x-r_ω)对应于上式(1)中的a，(r_y-r_ω)对应于式(1)中的b；ω代表单位长度上的圈数，其倒数表示节距；c代表倾幅，即与正圈弹簧相比圈顶在轴向偏移的距离；t是参数变量，这里的角度采用的是弧度；

3)含有倾角的实体模型方程

椭圆截面的直线斜圈弹簧的方程

s(t)=x(t)=12(CW-WD)sin2πty(t)=Pt-12(CW-WD)sin(CA)cos2πtz(t)=12(CH-WD)cos2πt---(3)]]>

式中，t∈[0,n]，p表示节距；CA是三角形底边中线与垂线的夹角，当CA取零时，表示直线正圈弹簧；CW为圈宽；CH为圈高；WD为线径。