时宏森，杨 涛，唐 超，蔡大静，陈 强

(1.贵州航天林泉电机有限公司，贵州 贵阳 550081；2.国家精密微特电机工程技术研究中心，贵州 贵阳 550081)

疲劳寿命试验是一项耗时、耗资的大型试验，时间周期长、子样数量大、数据处理复杂是疲劳寿命试验的主要特点，对机械产品的每一个零件都开展疲劳寿命试验显然是不现实的。根据材料疲劳理论，结合电子计算机及有限元技术的发展，可以通过虚拟仿真试验确定产品零件的疲劳寿命。

弹簧的工作寿命一般在104～105以上，一般来说属于长寿命机械零件，失效模式属于高周疲劳[1]。本文应用ANSYS Workbench软件首先对某扭转弹簧进行强度仿真，得到使用工况下的应力、应变分布结果及应力梯度变化数据，然后应用ANSYS Workbench软件自带的疲劳分析模块，对扭转弹簧的疲劳寿命进行计算分析。同时，结合扭转弹簧实物试验，获得产品真实的疲劳寿命，对仿真计算结果进行修正，从而形成一套实用的疲劳寿命理论计算方法。

1 材料数据

1.1 材料拉伸数据

扭转弹簧材料为60Si2Mn[2-3]，材料弹性模量E为210 GPa，泊松比μ为0.29，屈服强度σ0.2为1 505 MPa,强度极限σb为1 719 MPa。

弹塑性计算用双线性模型，弹塑性数据的切线模量取1 450 MPa，在理想弹塑性下切线模量取0 MPa。

切线模量EG拟合用公式

式中，φ是断面收缩率；δ5是延伸率。

1.2 材料疲劳数据

疲劳计算采用应变-寿命方程，考虑平均应力修正的Morrow方程[4-5]：

材料受循环载荷时，循环应力-应变方程：

循环应力-应变方程和应变-寿命方程中系数的拟合方法参考nCode理论手册，拟合数据见表1。……