弹簧失效的原因分析

           在管道设计中，有时因为弹簧自身的原因而达不到其使用目的，会使管系应力或设备受力过大，维系管系安全，我们就不得不引起高度重视，为此我们就要考虑弹簧自身的失效问题。

            弹簧的基本作用就是利用材料的弹性和弹簧本身的结构特点,在产生及恢复变形时,可以把机械功 转变为形变能,或把形变能转变为机械功,即弹簧内部储存能量的大小是变形(位移)的函数。在适当外力作用下,通常它都可以产生一定程度的弹性变形甚至扭曲,这就是弹簧的共同特点。在实际生产中,一般多选用弹性极限高的金属材料来制造弹簧。弹簧的种类很多,通常我们管道弹簧支吊架选用的是金属合金圆柱螺旋弹簧及碟形弹簧。

            弹簧的失效：

           弹簧的失效形式主要有断裂失效及弹力失效(如松弛或变形等)两大类,其中以断裂失效最为常见,其危害性也最大。断裂失效中又可分为疲劳断裂失效、腐蚀疲劳以及氢脆失效等。 弹簧的疲劳断裂往往是从某一微小的表面缺陷开始,在交变载荷作用下逐渐出现一个微细裂纹,然后通过扩展直至断裂。弹簧在最大应力值远小于材料的屈服强度,但在承受交变应力的作用下,细小裂纹经过一定的应力循环次数后便导致疲劳失效。在弹簧断裂失效中,疲劳断裂所占的比例最大。实践表明,绝大多数弹簧的疲劳失效是由于高应力造成的。

            而高应力是弹簧承受高载荷和大变形的必然结果。因此,在管道设计时,要力求避免弹簧承受比较大的力或变形过大。如果承载过大,要考虑采用弹簧并联的方法;变形过大,即垂直方向的位移量大时,采用弹簧串联的方法。如应力仍较大时,则要重新考虑布置管系。采用碟形弹簧时,由于它刚度大,承载能力大,能适应于较大荷载的支吊架场合。弹簧的金属疲劳是一种局部性质的破坏,这种破坏往往沿着材料强度中最薄弱的部位开始,然后扩展到整个截面的破坏。因此,弹簧的几何形状截面的不连续性、材料的表面状态及组织结构的均匀性等是决定疲劳性能好坏的主要因素。而弹簧的受力条件与环境等对疲劳性能有重要影响。

          

弹簧的失效形式主要有断裂失效及弹力失效

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如松弛或变形等

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两大类

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其中以断裂失效最为常

见

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其危害性也最大

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断裂失效中又可分为疲劳断裂

失效

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腐蚀疲劳以及氢脆失效等

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弹簧的疲劳断裂往往是从某一微小的表面缺陷

开始

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在交变载荷作用下逐渐出现一个微细裂纹

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后通过扩展直至断裂

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弹簧在最大应力值远小于材

料的屈服强度

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纹经过一定的应力循环次数后便导致疲劳失效

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