压缩弹簧失稳

❶ 智能机器人伞舱压缩弹簧的稳定性要怎样验算

伞舱压缩弹簧的稳定性验算：对于长径比b较大的压缩弹簧，当其轴向载荷达到一定值时就会产生侧向弯曲而失去稳定性｡对于一般压缩弹簧来说，为了便于制造且避免失稳现象，在弹簧两端固定时，其长径比b<5.3；弹簧一端固定时，长径比b<3.7；弹簧两端自由时，长径比b<2.6｡为了确保使用性能，弹簧长径比b=H0/D应满足下列要求：①弹簧两端固定时，取b≤5.3；②弹簧一端固定，另一端自由时，取b≤3.7；③弹簧两端自由时，取b≤2.6。

当弹簧长径比大于上述数值时，需按照下式进行计算：FC=CuKFH0>Fmax(2.18)式中，FC为弹簧稳定时的临界载荷；Cu为弹簧不稳定系数；KF为弹簧刚度；H0为弹簧自由高度。

如所得结果不满足上式，应重新选取参数，改变b值，提高弹簧临界载荷以保证弹簧的稳定性｡如结构受到限制、不能改变参数时，应设置弹簧导杆或导套｡此外，为保持弹簧特性，长径比b=H0/D应大于0.4。

根据智能作战机器人伞舱压缩弹簧的相关参数，经计算得b=1.9，该弹簧安装时两端自由，不需固定，但由于智能作战机器人战斗部顶部与伞舱底板之间容易产生相对移动，为了确保伞舱压缩弹簧能顺利执行解脱任务，在战斗部顶部设计下沉式导孔，在伞舱底板对应位置处加装导杆，由此来保证伞舱压缩弹簧的稳定性｡根据导杆、导孔与弹簧之间的间隙关系，设计导杆外径为13mm，导孔直径为19mm。

❷ 力学性能主要包括哪些指标

包括：弹性模量、硬度、强度、塑性、韧性、疲劳抗力、断裂韧性。
一、弹性模量
1. 正弹性模量：定义为理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。E以单位面积上承受的力表示，单位为达因每平方厘米。模量的性质依赖于形变的性质。
2. 切变弹性模量：G，材料的基本物理特性参数之一，与杨氏（压缩、拉伸）弹性模量E、泊桑比ν 并列为材料的三项基本物理特性参数，在材料力学、弹性力学中有广泛的应用。
3. 比例极限：材料在弹性阶段分成线弹性和非线弹性两个部分，线弹性阶段材料的应力与变形完全为直线关系，其应力最高点为比例极限，符号：σP。
4. 弹性极限：材料受外力作用，在一定限度内，消除外力，仍能恢复原状，称为该材料弹性形变阶段。弹性极限即该材料保持弹性形变不产生永久形变时，所能承受的最大的应力，用σe 表示，单位为MPa( 或N/mm² )。
二、强度性能指标
1. 强度极限：物体在外力作用下发生破坏时出现的最大应力，也可称为破坏强度或破坏应力。一般用标称应力来表示。根据应力种类的不同，可分为拉伸强度(σt)、压缩强度(σc)、剪切强度(σs)等。
2. 抗拉强度：试样在拉伸过程中，材料经过屈服阶段后进入强化阶段，随着横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的最大力 (Fb)，除以试样原横截面积 (So) 所得的应力 (σ)，称为抗拉强度或者强度极限 (σb)，单位为差雹N/mm² (MPa)。
3. 抗弯强度：指的是材料抵抗弯曲不断裂的能力。弯曲试验中测定材料的抗弯强度一般指试样破坏时拉伸侧表面的最大正应力。
4. 抗压强度：抗压强度代号σbc，指外力是压力时的强度极限。
5. 抗剪强度：抗剪强度代号σc，指外力与材料轴线垂直，并对材料呈剪切作用时的强度极限。
6. 抗扭强度：用圆柱形材料试件作抗扭实验可求得扭矩和扭角的关系，相应最大扭矩的最大剪断应力叫抗扭强度。
7. 屈服极限：试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
8. 屈服强度：金属材料发生屈服现象时的屈服极限，即抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限，称为条件屈服极限或屈服强度。
9. 持久强度：在给定的温度下和规定时间内，试样发生断裂的应力值，用符号σ(T,t) 表示。
三、硬度性能指标
1. 洛氏硬度：将压头（金刚石圆锥，钢球或者硬质合金球）按两个步骤压入试样表面，经规定保持时间卸除主实验力，测量在初实验力下的残余痕深度h。洛氏硬度没有单位，是一个无纲量的力学性能指标，其最常用的硬度标尺有A、B、C三种，通常记作HRA、HRB、HRC。
2. 维氏硬度：将相对面夹角为136°的正四棱锥金刚石压头以一定的载荷压入试样表面，并保持一定的时间后卸除试验力，所使用的载荷与试样表面上形成的压痕的面积之比。报告维氏硬度值的标准格式为xHVy。
3. 肖氏硬度：根据规定形状的压针在标准弹簧压力作用下，于规定时间内压入试样的深度转换成的硬度值，代号为HS。
四、塑性指标
1. 伸长率（延伸率）：指在拉力作用下，密封材料硬化体的伸长量占原来长度的百分率 (%)。弹性恢复率是指：密封材料硬化体产生的变形能否完全恢复的程度 (%)。伸长率越大，且弹性恢复率越大，表明密封材料的变形适应性越好。
2. 断面收缩率：材料受拉力断裂时断面缩小，断面缩小的面积与原面积之比值叫断面收缩率，老标准JB/T 6396-1992 中用ψ 表示，新标准JB/T 6396-2006 中用Z 表示，单位为%。
五、韧性指标
1. 冲击韧性：反映金属材料对外来冲击负荷的抵抗能力，一般由冲击韧性值 (ak) 和冲击功 (Ak) 表示，其单位分别为J/cm²和J（焦耳）。
2. 冲击吸收功：指规定形状和尺寸的试样，在冲击试验力一次作用下折断时所吸收的功。
3. 小能量多次冲击力
六、疲劳性能指标
疲劳极限（或者称疲劳强度）：疲劳极限是材料学里的一个及重要的物理量，表现一种材料对周期应力的承受能力。在疲劳试验中，应力交变循环大至无限次，而试样仍不破损时的最大应力叫疲劳极限。
七、断裂韧度性能
在弹塑性条件下，当应力场强度因子增大到某一临界值，裂纹便失稳扩展而导致材料断裂，这个临界或失稳扩展的应力场强度因子即断裂韧度。它反映了材料抵抗裂纹失稳扩展即抵抗脆断的能力。
参考资料来源：网络-力学性能

❸ 什么叫刚度，正刚度，负刚度，动刚度，静刚度

探索刚度的奥秘：正负刚度、静动之分与实际应用

刚度，这一概念在工程学中至关重要，它定义了物体抵抗形变的能力。简单来说，刚度就像弹簧的劲度系数，越难被压缩或拉伸，其刚度就越强。让我们深入了解正刚度、负刚度以及它们在静力和动力荷载下的表现。

首先，我们来区分一下正刚度与负刚度。通常情况下，结构在承受荷载时，位移越大，需要的力也越大，斜率是正值，这是正刚度的体现，比如一根直杆在轴向压缩下的表现。然而，通过特殊设计，例如压杆失稳现象，结构可以在荷载下产生位移时，位移越大，所需的力反而减小，这就是负刚度的巧妙之处。例如，杆件在弯曲时，压缩会变得容易，弯曲程度越大，需要的力反而减小，从而实现负刚度的效果。

从静力到动力，刚度的概念进一步扩展。静刚度是指在静力荷载作用下，力与位移之间的关系，例如弹簧的劲度系数。而动刚度则是针对快速变化的荷载，如振动，描述的是动力荷载下力与位移的关系。以单自由度体系在简谐荷载下的振动为例，动刚度，也被称为位移阻抗，与荷载频率密切相关，且与静刚度存在密切联系。

当荷载频率接近于零，动刚度与静刚度基本一致，表现为静态效应。然而，当荷载频率接近于结构的自振固有频率时，会发生共振，这时即使是微小的荷载也可能引起显着的位移，动刚度会达到最小值。而在高频状态下，结构来不及响应，位移减小，动刚度则会增大。

在实际工程设计中，理解并运用正负刚度和动静刚度对于减震、隔振以及结构稳定性都至关重要。例如，在隔振系统中，正负刚度并联的设计能够优化振动控制；而在振动设备中，精确掌握动刚度有助于避免共振带来的损害。

以上所述，刚度的深入理解不仅涉及到力学原理，更是工程实践中的关键参数，它决定了结构在不同荷载条件下的行为。通过灵活运用正负刚度和动静刚度，工程师们能够设计出更加高效和稳定的结构系统。

❹ 什么叫刚度,正刚度,负刚度,动刚度,静刚度

刚度的概念指的是构件在受到外力作用时，抵抗变形的能力。通常情况下，要使构件产生相同的位移，需要施加的外力越大，说明构件的刚度越大。具体而言，刚度表示力与位移之间的关系，比如弹簧的刚度，可以通过弹簧力与弹簧位移的斜率来计算。斜率越大，表示刚度越大。若非线性情况下，则刚度并非定值，而是随位移变化。

在解释刚度的正负时，通常情况下，要使结构产生更大的位移，需要施加更大的力，这是所谓的正刚度。然而，也存在一种情况，即在荷载作用下，位移越大，需要的力反而越小，这就是负刚度。最典型的负刚度现象是压杆失稳。例如，当一根杆保持轴线为直线状态时，想要在外力作用下缩短，会表现出正刚度。但若杆件在外界干扰下出现弯曲，这时轴向压缩变得更容易，并且随着位移增加，杆件弯曲程度加大，需要的力也相应减小。

实现负刚度的另一个方法是通过连杆机构中的弹簧，上下施加荷载。随着竖向位移增加，斜杆倾斜角度变化，中间结点对弹簧的拉力增大，使得弹簧更容易被拉长，从而整体刚度减小。

对于动静刚度的区别，静力荷载指的是荷载不随时间变化或变化较慢，不会产生加速度的荷载。而动力荷载则是指快速变化的荷载，如振动。在动力荷载作用下，力与位移的关系可以用动刚度来描述。在单自由度体系受迫振动的情况下，动刚度与荷载频率有关，并且是一个复数。动刚度的计算公式表明，其随频率比变化，当荷载频率接近结构的固有频率时，会出现共振现象，此时动刚度出现最小值。当荷载频率非常大时，结构来不及响应，动刚度则增大。

以上内容主要基于现有文献进行概述，进一步理解可参考相关专业书籍及研究。

❺ 弹簧的强度计算与稳定性计算该怎么求

压缩弹簧的长度较大时，受载后容易发生图 a )所示的失稳现象，所以还应进行稳定性的验算。
为了便于制造和避免失稳现象出现，通常建议弹簧的长径比 b = H 0 /D 2 按下列情况取为： 
弹簧两端均为回转端时， b ≤2.6； 
弹簧两端均为固定端时， b ≤5.3 ； 
弹簧两端一端固定而另一端回转时， b ≤3.7。 
如果 b 大于上述数值时，则必须进行稳定性计算，并限制弹簧载荷 F 小于失稳时的临界载荷 F cr 。一般取 F = F cr /(2～2.5) ，其中临界载荷可按下式计算： 
F cr = C B kH 0 
式中， C B 为不稳定系数，由下图查取。 
如果 F > F c r ，应重新选择有关参数，改变 b 值，提高 F cr 的大小，使其大于 F max 之值，以保证弹簧的稳定性。若受结构限制而不能改变参数时，就应该加装图 b )、 c )所示的导杆或导套，以免弹簧受载时产生侧向弯曲。