刘志鹏 周 杰 王时龙 王四宝 杨文翰

重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆，400044

0 引言

多股螺旋弹簧(多股簧)是一种由多层螺旋绞线缠绕而成的圆柱形螺旋弹簧，与单股弹簧相比，多股簧具有更高的强度和独特的减振特性，因此，多股簧主要用于航空发动机和自动武器的复位机构。多股簧的疲劳失效直接关系到航空发动机和自动武器的可靠性，所以有必要进行多股簧的疲劳寿命预测，以确保相应设备的可靠性。

目前，国内外学者已经对多股簧有限元计算及其疲劳寿命进行了研究。基于王时龙等[1]提出的多股簧钢丝中心曲线的数学模型，萧红等[2]进行了多股簧压缩过程的ABAQUS有限元分析。分析结果给出了多股簧中钢丝的应力应变特性，并发现当弹簧被轴向压缩时，钢丝被张紧并偏转角度，因而钢丝间紧密接触并产生摩擦阻尼[3-4]。于道文[5]通过簧圈阻尼振动理论计算了多股簧的动应力，并从理论上证明了由摩擦阻尼引起的动应力的减小是多股簧的有效寿命长于单股弹簧的主要原因，但其理论缺乏试验验证。刘森林等[6]基于弹簧的动态特性对多股簧的疲劳寿命进行了预测，但未考虑多股簧工作时钢丝各点处于多轴应力状态。LLANO-VIZCAYA等[7]应用多种多轴疲劳准则来预测单股簧的疲劳寿命，发现由多轴疲劳准则得到的预测结果与试验结果较为吻合。基于多轴疲劳准则在单股簧疲劳寿命预测的可靠性，DARBAN等[8]同样运用多种疲劳准则来预测多股簧的疲劳寿命，但发现其多股簧无法制造，且其预测结果缺乏试验验证。……