弹簧设计中载荷、应力与寿命的关系

　　弹性黄的失效原因有很多

　　包括:材料质量、生产工艺、工作频率、环境侵蚀、人为误差等，但最常见的在设计阶段可以消除的是忽略了负载与应力的平衡。让我们以弹簧为例来解释这种关系:

　　当各种金属材料从高炉出口到线材坯料时，确定了其两个关键性能:

　　剪切模量(影响压缩弹簧的强性能)

　　弹性模量(影响扭力弹簧的弹性性能)

　　上述模量越高，将来制造的弹簧的弹力越大。

　　然后将线材送回金属拉丝厂，将其拉成不同规格的弹簧线。在冷拔过程中，钢丝的表面硬度和抗拉强度不断提高。在这里，拉伸压力是一个重要的指标。抗拉强度是试样在断裂前所受的最大公称拉应力。它是决定弹簧疲劳寿命的最关键指标。

　　在合理范围内，拉伸强度越高，弹簧寿命越长;但拉伸强度只是决定弹簧寿命的一个间接指标，因为弹簧被压缩时，弹簧丝被扭曲，产生一定的内应力。这个应力与弹簧丝有关。拉伸强度的比值称为应力水平，它是弹簧寿命的直接指标。

　　不同的材料用于制造不同类型的弹簧，最大允许应力水平也不同。在不考虑应力水平的情况下设计弹簧，弹簧在使用中会迅速发生塑性变形甚至断裂。