在管道設(shè)計(jì)中，有時(shí)因?yàn)閺椈芍У跫茏陨淼脑蚨_(dá)不到其使用目的，會(huì)使管系應(yīng)力或設(shè)備受力過大，維系管系安全，我們就不得不引起高度重視，為此我們就要考慮彈簧自身的失效問題。

彈簧支吊架的基本作用就是利用材料的彈性和彈簧本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在產(chǎn)生及恢復(fù)變形時(shí),可以把機(jī)械功 轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫兡?或把形變能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功,即彈簧內(nèi)部?jī)?chǔ)存能量的大小是變形(位移)的函數(shù)。在適當(dāng)外力作用下,通常它都可以產(chǎn)生一定程度的彈性變形甚至扭曲,這就是彈簧的共同特點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中,一般多選用彈性極限高的金屬材料來制造彈簧。彈簧的種類很多,通常我們管道彈簧支吊架選用的是金屬合金圓柱螺旋彈簧及碟形彈簧。

彈簧支吊架的失效：

彈簧支吊架的失效形式主要有斷裂失效及彈力失效(如松弛或變形等)兩大類,其中以斷裂失效最為常見,其危害性也最大。斷裂失效中又可分為疲勞斷裂失效、腐蝕疲勞以及氫脆失效等。 彈簧的疲勞斷裂往往是從某一微小的表面缺陷開始,在交變載荷作用下逐漸出現(xiàn)一個(gè)微細(xì)裂紋,然后通過擴(kuò)展直至斷裂。彈簧在最大應(yīng)力值遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度,但在承受交變應(yīng)力的作用下,細(xì)小裂紋經(jīng)過一定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后便導(dǎo)致疲勞失效。在彈簧斷裂失效中,疲勞斷裂所占的比例最大。實(shí)踐表明,絕大多數(shù)彈簧的疲勞失效是由于高應(yīng)力造成的。

而高應(yīng)力是彈簧支吊架承受高載荷和大變形的必然結(jié)果。因此,在管道設(shè)計(jì)時(shí),要力求避免彈簧支吊架承受比較大的力或變形過大。如果承載過大,要考慮采用彈簧支吊架并聯(lián)的方法;變形過大,即垂直方向的位移量大時(shí),采用彈簧串聯(lián)的方法。如應(yīng)力仍較大時(shí),則要重新考慮布置管系。采用碟形彈簧時(shí),由于它剛度大,承載能力大,能適應(yīng)于較大荷載的支吊架場(chǎng)合。彈簧的金屬疲勞是一種局部性質(zhì)的破壞,這種破壞往往沿著材料強(qiáng)度中最薄弱的部位開始,然后擴(kuò)展到整個(gè)截面的破壞。因此,彈簧的幾何形狀截面的不連續(xù)性、材料的表面狀態(tài)及組織結(jié)構(gòu)的均勻性等是決定疲勞性能好壞的主要因素。而彈簧支吊架的受力條件與環(huán)境等對(duì)疲勞性能有重要影響。

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