Corrosion behaviour of an industrial shot-peened and coated automotive spring steel AISI 9254

A high-strength low-alloy steel, AISI 9254 (54SiCr6), is widely used for suspension spring production in the automotive industry. In this work, industrially manufactured zinc phosphate coated helical springs are subjected to detailed microstructural and surface analysis for better understanding of corrosion evolution. The material’s free corrosion potential and anodic/cathodic behaviour were investigated in NaCl solutions and corrosion propagation mechanisms were studied using potentiostatic polarisation on cross-sectional and external surfaces. The bulk material is fully martensite with uniformly distributed MnS inclusions, while the spring surface has a 2–3?μm mechanically deformed region introduced by shot-peening and a thin zinc phosphate coating. The corrosion open circuit potential of bulk material and shot-peened spring surface was about –0.7V_SCE without significant difference, while phosphated surface is more noble (more positive potential). MnS inclusions, stimulating the anodic attack in the steel, influence corrosion propagation and pit morphology to a large extent that can have an impact on the spring performance.     

渐变刚度板簧式轻卡悬架阻尼参数仿真设计

为了有效提高渐变刚度钢板弹簧式轻型卡车的乘坐舒适性,根据弹簧受力与刚度和变形之间的关系,利用等频原理,建立了渐变刚度钢板弹簧力学特性解析计算模型,并利用钢板弹簧加载-卸载试验对所建立的模型的正确性进行了验证。基于1/2车辆行驶振动模型,利用MATLAB的Simulink工具箱,建立了考虑渐变刚度钢板弹簧力学特性的轻卡行驶振动仿真分析模型。最后,以人体振动舒适性最佳为目标,利用多岛遗传算法,建立了轻卡悬架系统阻尼参数仿真设计方法,并利用实车试验对所建立的轻卡悬架系统阻尼参数仿真设计方法的正确性进行了验证。上述研究为渐变刚度钢板弹簧式轻卡悬架系统参数的设计提供了有效参考。     

轧机两侧刚度差的数字化分析与改善措施

轧机两侧刚度差是轧机功能精度的最重要指标之一，以弹跳方程为基础定量计算了轧机两侧刚度差对轧制稳定性的影响，主要包括调平值、调平值随轧制力的变化以及甩尾3个方面。以此为基础在某热轧线建立了轧机刚度评价体系，对轧机功能精度进行管控。同时，还分析了轧机两侧刚度差的影响因素，并在定量分析的基础上采取了一系列的改善措施，包括衬板、垫片维护、最大压靠轧制力和标定轧制力的调整等，使轧机刚度和轧制稳定性得到大幅提升。     

径向弹簧蓄能密封结构最大接触应力的有限元分析

为研究径向弹簧蓄能密封结构的密封特性，针对典型径向弹簧蓄能密封结构，分析其密封机制以及O形弯曲金属螺旋弹簧的弹性特性；采用ANSYS有限元分析软件，建立典型弹簧蓄能密封结构的非线性有限元分析模型，对弹簧蓄能密封圈在不同压缩率、不同介质压力下的接触应力进行分析，研究在多种工况下最大接触应力的变化情况。结果表明：压缩率保持不变时，最大接触应力随着介质压力的增大而增大；介质压力保持不变时，随着压缩率的增大，最大接触应力先增大再减小。对压缩率、介质压力与最大接触应力的关系进行曲线拟合，可用于指导弹簧蓄能密封结构的精确设计。     

螺旋弹簧断裂失效分析

采用扫描电子显微镜、金相显微组织观察分析、硬度测试、喷丸覆盖率检测和材质的化学成分分析等,对断裂失效的弹簧进行分析。检测结果表明:弹簧在试验前已经裂开,如控制好回火条件,可减少缺陷产生的可能。     

基于ANSYS的带簧油封径向力分析

提出一种考虑弹簧初应力的油封径向力有限元计算方法,即通过二维轴对称模型实现带簧油封的径向力计算。该模型中通过圆管来等效油封弹簧,并可以实现弹簧初应力现象的模拟;圆管模型的材料属性由2种状态下(弹簧装配在油封上和油封装配在轴上)弹簧的拉力转换得到,转换关系通过试验与仿真相结合的办法获得,最终实现了带簧油封2种状态下的径向力有限元计算。通过径向力测量仪验证计算结果的正确性,同时发现弹簧所产生的径向力并非百分之百转化为油封径向力。     

模拟水环境下的压紧弹簧刚度试验及计算模型的研究

在模拟水环境下，对堆内构件压紧弹簧的缩比试样进行了刚度试验，并与有限元模拟、基于小扰度理论模型和大扰度随动模型的分析结果进行比较分析。结果表明，当摩擦系数按文献实验测值0.189取值时，有限元模拟、基于小扰度的理论模型和大扰度随动模型计算所得的刚度值均与试验所得的相近；卸载稳定段的刚度均明显小于加载稳定段的，是加载时的0.6倍左右。有限元模拟分析进一步阐明，在压紧弹簧变形过程中，压紧弹簧的截面存在转动，它与垫板之间的接触点并不是固定的，在加载和卸载过程中存在来回的径向位移。并且压紧弹簧接触面上的摩擦力方向是相反的，使得压紧弹簧在加载和卸载过程的刚度存在较大的差别。较小扰度理论模型、考虑压紧弹簧截面转动和接触点径向位移的大扰度随动模型所得的结果与有限元模拟更为接近。      

基于多参数特征保留的载荷谱加速耐久性编辑

为了得到时间更短加载效果相同的加速耐久性试验载荷谱,提出了基于多参数特征保留的载荷谱编辑方法。该方法同时考虑载荷谱的损伤、功率谱密度以及统计参数等信息,对零部件载荷谱的时间进行压缩。以汽车悬架螺旋弹簧的载荷谱为例,采用该方法进行缩减,同时从多个参数特征方面与传统的基于损伤保留的编辑方法所得到的载荷谱进行对比。为了进一步验证编辑效果,采用编辑谱和原始谱对弹簧进行疲劳仿真。结果表明,该方法能够有效缩短汽车零部件的载荷谱,可得到与原始载荷谱具有相同加载效果的编辑载荷谱。     

Stress-deformable state of isotropic double curved shell with internal cracks and a circular hole

This work is devoted to the stress–strain state of isotropic double curved shell with defect system. The construction is weakened by two non-through thickness (internal) cracks of different length and by a circular hole located between cracks. In this study we use the line-spring model. Within the framework of this model cracks are modeled as mathematical cuts of shell’s middle surface. This leads to a two-dimensional problem. The problem is reduced to a system of eight boundary integral equations. To ensure the uniqueness of solution an additional equation is added. In the numerical solution of the problem special quadrature formulas for singular integrals of Cauchy type and the finite difference method are applied. The influence of defects on each other for double curved shell has been investigated. The given theoretical results can be used for the calculation of structural elements with holes, cracks on the strength and fracture toughness in various branches of engineering.