本试验选取长径比为50的钢丝进行试验，依次由3.1中的方法得出适当的试验限制频率fn，以尽可能大的频率进行试验，选择夹持力为4.5MPa，试验选取1000MPa的应力水平，循环特性为0进行扭转试验，将试验所得的循环次数和断裂位置记录下来，你合成曲线如图6所示。由拟合的曲线可以看出，曲线可以分成两个部分，

　　图6 钢丝断裂位置与循环次数曲线图

　　在断裂位置离夹持区域较近时，循环次数低于100万次，而远离夹持区域时，循环次数在170万次上下浮动。很明显可以看出前者受到夹持力的影响很明显，后

　　者则很少。

　　由曲线很明显看出在断裂位置离夹持区域11mm时，循环次数发生突变，此处也是两个循环次数水平的分界线，同时也可以看做是是否受加持力影响的分界点。此实验与上述有限元分析的结果基本吻合。

　　4.1 游程检验

　　前面结合有限元分析和试验论证标定出断裂位置有效与否的分界点，不管是有限元分析还是试验论证都不可避免存在误差，或系统误差或测量误差都存在。因此对以上的结论做检验是必不可少的。

　　在有效断裂位置内，根据扭转理论，钢丝应力仅和直径有关且在钢丝表面处切应力最大，切处处相同。因此钢丝发生断裂的位置应是一个随机变量，因此检测断裂位置的随机性即可。

　　游程检验是专门检验数据随机性的检验方法。此方法需将中医转化为二分总体。将试验区分成若干段1mm的小区域，从左至右依次编号。若此区域有钢丝断裂则记为1，若无则记为0。这样就将问题转化为检验一个0-1序列的随机性问题了。将检验区域平均分成50个小区域，依次编号。得到数据如下表

　　表1 钢丝断裂位置情况 编号 断裂情况 编号 断裂情况 编号 断裂情况 编号 断裂情况 编号 断裂情况 1 0 11 0 21 0 31 0 41 0 2 0 12 0 22 1 32 0 42 1 3 1 13 1 23 1 33 0 43 0 4 1 14 0 24 0 34 0 44 0 5 0 15 1 25 1 35 0 45 0 6 1 16 1 26 0 36 0 46 0 7 0 17 0 27 0 37 1 47 1 8 0 18 1 28 1 38 0 48 0 9 1 19 1 29 1 39 0 49 0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0

　　假设H0：表中断裂情况呈正态分布，H1：表中断裂情况不呈正态分布

　　其中n0代表0出现的个数,n1代表1出现的个数,R表示游程长度,此游程检验的检验统计量。

　　在n0和n1不大20的情况下可查表进行计算检测，但是本文中n0和n1均大于20在零假设条件下，R服从正态分布且其期望和方差如下

化为标准正态分布为

　　因此在给定置信水平α，可查表得到拒绝域的临界值。

　　因此可由正态分布检验解决原始数列的随机检验问题，在上述试验数据表中可得

　　n0=33 , n1=17,23.44，21.72，Z=0.00718，因为Z在(-1.96,1.96)内(1.96为标准正态分布中显著性为0.95的临界值)，接受H0：表中断裂情况呈正态分布。

　　五 总结

　　1.本文基于实际试验钢丝加持约束情况,进行有限元分析,从应力着手分析钢丝柱面母线上的应力分布曲线得出钢丝断裂有效位置的分界点 ,并基于已有实验数据拟合疲劳寿命与断裂位置曲线图,与理论上的有效位置分界点基本吻合.

　　2.通过对钢丝断裂位置样本数据进行随机性检验,论证了钢丝在试验区发生断裂的位置是随机的,进一步论证了有效位置分界点的划分的合理性.

　　参考文献

　　[1]压缩线圈弹簧疲劳限度线图研究报告 日本 日本弹簧标委会 2015.2

　　[2]张英会,刘辉航,王德成.弹簧手册[M].北京:机械工业出版社，1997.

　　[3]邵晨曦 弹簧钢丝扭转疲劳试验方法及试验样机研究[D] 北京 机械科学研究总院,2013.6.

　　[4]夏胜来 何景武 基于工程应用的有限元网格划分研究[J] 湖北襄阳 飞机设计 2008.8

　　[5]易丹辉,董寒青.非参数统计:方法与应用[M].中国统计出版社,2009.

　　[6]严继高 程亚东 数理统计[M]江苏 苏州 苏州大学出版社 2010.4

　　[7]I. Brunner-Radouan, M. Oechsner，Investigation of very high cycle fatigue strength of helical compression springs，State Materials Testing Institute Institute for Materials Technology Technische Universität Darmstadt, Germany2015.9

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