弹簧的拉伸与压缩的力学分析
弹力的特性与应用弹簧的拉伸与压缩
弹力的特性与应用弹簧的拉伸与压缩弹簧是一种具有弹力特性的装置，其广泛应用于各个领域，包括机械工程、汽车工业、建筑工程、电子设备等。
弹簧的拉伸与压缩是其最基本的特性和应用之一，本文将就这一主题展开论述。
一、弹簧的拉伸特性弹簧的拉伸是指在外力作用下，弹簧的两端拉伸产生的变形。
当外力作用于弹簧时，弹簧内部的原子或分子之间的相互作用力受到破坏，原子或分子发生位移，从而引起弹簧变形。
弹簧在拉伸过程中，具有以下特性：1. 长度变化与拉力关系：拉伸弹簧的长度随着外力的增加而增加，呈线性关系。
根据胡克定律，拉伸弹簧的拉力与其伸长量成正比，弹簧的伸长量与外力的大小成正比。
2. 弹性恢复力：当拉力消失时，弹簧会恢复到原来的形状和长度。
弹簧的弹性恢复力是由于其内部的分子或原子重新排列形成新的相互作用力，使弹簧恢复到原来的状态。
3. 弹性极限：弹簧在拉伸过程中存在一个极限，当拉力超过弹簧的极限时，弹簧将发生永久性变形，失去其原有的弹性。
4. 拉伸弹簧的稳定性：拉伸弹簧在外力的作用下，会出现一种平衡状态，即拉力与弹簧的伸长量之间达到平衡。
在此平衡状态下，弹簧的长度和拉力在一定范围内保持不变。
二、弹簧的压缩特性弹簧的压缩是指在外力作用下，弹簧的两端压缩产生的变形。
与拉伸类似，弹簧在压缩过程中也具有特性如下：1. 长度变化与压力关系：压缩弹簧的长度随着外力的增加而减少，呈线性关系。
根据胡克定律，压缩弹簧的压力与其压缩量成正比，压缩弹簧的压缩量与外力的大小成正比。
2. 弹性恢复力：当外力消失时，压缩弹簧会恢复到原来的形状和长度，同样是由于内部的分子或原子重新排列形成新的相互作用力，使弹簧恢复到原来的状态。
3. 弹性极限：压缩弹簧也存在一个极限，当压力超过弹簧的极限时，弹簧将发生永久性变形，失去其原有的弹性。
4. 压缩弹簧的稳定性：压缩弹簧在外力的作用下也会出现一种平衡状态，即压力与弹簧的压缩量之间达到平衡。
在此平衡状态下，弹簧的长度和压力在一定范围内保持不变。
《弹簧受力分析》PPT课件
C=D2/d 7~14 5~12 5~10 4~9 4~8 4~6
8FC
d 2
1
0.5 C
88FFCC
dd22
由于0.5/C远小于1，故由F
引起的剪切应力可忽略。
潘存云教授研制
Kτ T
τF τF τ∑
m
若考虑螺旋升角和簧丝曲率 对应力集中的影响，实际应力 分布与理论分析有差别。
其值可直接查表下表可得
潘存云教授研制
新疆大学专用
3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20
压缩弹簧或 无预应力的拉伸弹簧
n=--8-F-Gm-da-xC-3--λmax
Lh为钩环展开长度 λn ---工作变形量
n〉2
作者： 潘存云教授
续表16-4 圆柱螺旋弹簧几何尺寸计算
单位：mm
参数名称及代号
计算公式
压缩弹簧
拉伸弹簧
备注
总圈数n1
节距 p 轴向间距δ 展开长度L
冷卷： n1=n+(2~2.5) YII型热卷： n1=n+(1.5~2)
横向力: F” =Fcosα
轴向力: F’ =Fsinα
潘存云教授研制
B
A
F F”
T’=Tcosα
M=Tsinα αT
α
B
A
A-A
B-B
扭矩： T’=Tcosα
弯矩： M=Tsinα ∵ α =5˚ ~9˚ ∴ sinα≈ 0, cos α≈ 1 故截面B-B上的载荷可近似取为：
T d T’
潘存云教授研制
实践证明：弹簧内侧m点最容 易产生破坏。
新疆大学专用
未考虑簧丝 曲率的应力
材料力学中的拉伸与压缩性能分析
材料力学中的拉伸与压缩性能分析材料力学是研究物质在外力作用下的变形和破坏规律的学科，是现代工程学科的重要分支，具有广泛的应用前景。
在材料力学中，拉伸与压缩性能分析是研究材料强度和刚度的重要内容。
一、拉伸性能分析在材料力学中，桥梁、汽车、飞机等工程构件都要承受拉伸应力。
因此，对材料的拉伸强度进行分析是非常重要的。
拉伸性能分析的主要依据是拉伸试验，它是通过将试件铺在拉力试验机的压板上，载荷再逐渐增加，直到材料发生破坏。
在拉伸试验中，材料的应力为拉伸应力，而杆件的横截面积为受力面积。
因此，拉伸强度的计算公式为:σ = F/A其中，σ表示材料的拉伸应力，F表示施加于材料上的拉伸力，A表示杆件的横截面积。
由此可见，拉伸强度与杆件截面积成反比。
此外，还需要考虑拉伸应力引起的材料变形。
材料在受到拉伸载荷时，会发生形变，如图1所示。
当材料受到载荷时，会出现线性区、屈服点、硬化区等不同阶段的变形，这些阶段的变形特征对应不同的应力应变状态。
例如，屈服点就是达到应力最大值的点，之后材料发生残余形变。
因此，材料的拉伸强度应该包括塑性变形的影响。
图1 材料在拉伸过程中的应力应变曲线二、压缩性能分析与拉伸性能分析相似，压缩性能分析也是材料力学中的重要内容。
可以通过压缩试验来实现对材料压缩强度的分析。
压缩性能分析的公式为:σ = F/A其中，F表示受到的压力，A表示受力面积。
压缩强度与杆件横截面积成正比，直接影响杆件的承载能力。
压缩应力会引起材料的变形，抗压强度除了要考虑材料的承载能力，还必须考虑材料的稳定性。
许多材料在受到强压缩应力时容易发生失稳现象，这可能会导致杆件的严重变形，甚至破坏。
因此，在压缩信号中还必须考虑稳定性因素。
三、结论拉伸和压缩都是材料在外应力作用下的形变方式。
在材料力学中对材料的拉伸和压缩性能的准确分析具有重要意义。
拉伸和压缩试验可以通过一个标准进行，以便于比较不同材料之间的强度和刚度。
分析材料的拉伸和压缩性能可以为工程设计提供有效的参考，这也是材料力学研究的重要内容之一。
拉伸和压缩弹簧特性的检测
拉伸和压缩弹簧特性的检测图1 弹簧拉压载荷试验机表4 弹簧拉压试验机规格性能型号GT-3(TL-0003) GT-10(TL-00lA) GT-100(TL-0lB)TL-0．5最大负荷／N 0～30 0～100 0～1000 0～5000 精度(％) ±1±1±1±1图2 附加干分表提高变形量检测精度示意图载荷测量时，应注意调节试验机的“0”位，并要扣除弹簧自身的重量。
对于细长而不易直立的弹簧，可附加心轴进行试验，此时应尽量避免或减少心轴和弹簧之间的摩擦力，使其不致影响载荷的测量精度。
无论是压缩或拉伸弹簧，在测量载荷时，均应使所加载荷处于弹簧轴心线或垂直于弹簧轴心线的方向上，使弹簧在变形时不发生扭曲现象。
若是变形量较大，压缩弹簧端面与试验机支撑平台之间产生较大的相对位移时，可采用轻轻敲击的方法使弹簧放松，以减少摩擦。
也可在压盘或支撑平板上装置止推轴承来消除大变形量时的扭曲现象。
下面以压缩弹簧为例扼要介绍用拉压载荷试验机检测载荷的方法。
1)载荷检测前的准备：用对应量程的三等标准测力计或同等以上精度的砝码对载荷试验机进行校正，确保试验机精度不低于1％；用量块校正载荷试验机的长度读数误差。
2)在正式检测前，先将弹簧压缩一次到试验载荷，当试验载荷比压并载荷大时，就以压并载荷作为试验载荷，但压并力最大不超过理论压并载荷的1．5倍。
3)弹簧压至指定高度载荷的检测：将与指定高度相同的量块放置在载荷试验机压盘中央；在量块上加载与图样名义值相近的载荷；锁紧定位螺丝或定位销；取出量块，放入待测弹簧，调整零位，去除弹簧自重；将弹簧压至指定的高度，并读出相应的载荷；按照标定的载荷试验机误差，对读数进行修正。
4)弹簧压缩规定变形量时载荷的测试：将待测弹簧放在载荷试验机压盘中央，调整零位，去除弹簧自重；将上压盘压至与弹簧刚接触的位置，载荷试验机显示值F0≈0．05F；记录载荷试验的初读数地F0和长度示值的读数；继续加载，使长度显示的读数变化值已达到规定的变形量；记录负荷试验机的载荷读数9，则压缩规定变形量时弹簧载荷F1＝F－F0，按照标定的载荷试验机误差对读数进行修正。
弹簧的弹力和所受拉力的关系
弹簧的弹力和所受拉力的关系
弹簧是一种常见的弹性材料，它具有很强的弹力特性。
当外力
作用于弹簧上时，弹簧会产生变形，并产生相应的弹力。
弹簧的弹
力和所受拉力之间存在着密切的关系，这种关系是弹簧力学的基础。
首先，我们来看一下弹簧的弹力。
弹簧的弹力是指弹簧在受到
外力作用时产生的恢复力。
当外力拉伸或压缩弹簧时，弹簧内部的
分子结构会发生变化，从而产生弹性变形，这种变形会导致弹簧产
生恢复力，即弹力。
弹簧的弹力大小与其弹性系数和变形量有关，
通常可以用胡克定律来描述弹簧的弹力与变形的关系，即弹力与变
形成正比。
其次，我们来看一下弹簧所受的拉力。
当外力作用于弹簧上时，弹簧会受到拉力或压力。
在受到拉力的情况下，弹簧会产生相应的
弹力来抵抗外力的拉伸，这种拉力与外力的大小成正比。
根据胡克
定律，拉力与弹簧的变形量成正比，而与弹簧的弹性系数有关。
因此，弹簧的弹力和所受拉力之间存在着密切的关系，它们都
与弹簧的弹性特性和变形量有关。
弹簧力学是一个重要的物理学分支，它不仅在工程和制造领域有着广泛的应用，也在物理学和工程
力学的研究中起着重要作用。
对于弹簧的弹力和所受拉力的关系的研究，有助于我们更好地理解弹簧的力学特性，为工程设计和科学研究提供重要的理论基础。
重点高中物理必修一弹簧问题
精心整理高中物理弹簧模型问题一、物理模型：轻弹簧是不计自身质量，能产生沿轴线的拉伸或压缩形变，故产生向内或向外的弹力。
二、模型力学特征：轻弹簧既可以发生拉伸形变，又可发生压缩形变，其弹力方向一定沿弹簧方向，弹簧两端弹力的大小相等，方向相反。
三、弹簧物理问题：1．弹簧平衡问题：抓住弹簧形变量、运动和力、促平衡、列方程。
2．弹簧模型应用牛顿第二定律的解题技巧问题：（1） 弹簧长度改变，弹力发生变化问题：要从牛顿第二定律入手先分析加速度，从而分析物体运动规律。
而物体的运动又导致弹力的变化，变化的规律又会影响新的运动，由此画出弹簧的几个特殊状态（原长、平衡位置、最大长度）尤其重要。
（2） 弹簧长度不变，弹力不变问题：当物体除受弹簧本身的弹力外，还受到其它外力时，当弹簧长度不发生变化时，弹簧的弹力是不变的，出就是形变量不变，抓住这一状态分析物体的另外问题。
（3） 弹簧中的临界问题：当弹簧的长度发生改变导致弹力发生变化的过程中，往往会出现临界问题：如“两物体分离”、“离开地面”、“恰好”、“刚好”……这类问题找出隐含条件是求解本类题型的关键。
3．弹簧双振子问题：它的构造是：一根弹簧两端各连接一个小球（物体），这样的装置称为“弹簧双振子”。
本模型它涉及到力和运动、动量和能量等问题。
本问题对过程分析尤为重要。
1．弹簧称水平放置、牵连物体弹簧示数确定【例1】物块1、2放在光滑水平面上用轻弹簧相连，如图1所示。
今对物块1、2分别施以相反的水平力F1、F2，且F1>F2，则：A ．弹簧秤示数不可能为F1B ．若撤去F1，则物体1的加速度一定减小C ．若撤去F2，弹簧称的示数一定增大D ．若撤去F2，弹簧称的示数一定减小即正确答案为A 、D【点评】对于轻弹簧处于加速状态时要运用整体和隔离分析，再用牛顿第二定律列方程推出表达式进行比较讨论得出答案。
若是平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等。
主要看能使弹簧发生形变的力就能分析出弹簧的弹力。
工程力学实验拉伸与压缩实验报告
工程力学实验拉伸与压缩实验报告一、引言在工程力学实验中，拉伸与压缩实验是非常重要的一部分。
通过对材料在拉伸与压缩过程中的力学性质进行测试与分析，能够帮助我们更好地了解材料的强度、刚度等特性。
本实验旨在通过拉伸与压缩实验，探究材料在不同加载条件下的性能表现，以及分析材料的应力-应变关系等相关问题。
二、实验设备与方法2.1 实验设备在本实验中，我们使用的设备主要有： - 拉伸试验机 - 压缩试验机 - 拉伸与压缩试验样品2.2 实验方法1.拉伸实验方法：–准备拉伸试验样品。
–将试样夹入拉伸试验机，并进行初始调节。
–增加载荷，开始进行拉伸实验。
–记录载荷和伸长量，并绘制应力-应变曲线。
–根据实验结果分析材料的强度和韧性等性能指标。
2.压缩实验方法：–准备压缩试验样品。
–将试样夹入压缩试验机，并进行初始调节。
–增加载荷，开始进行压缩实验。
–记录载荷和压缩量，并绘制应力-应变曲线。
–根据实验结果分析材料的强度和刚度等性能指标。
三、实验结果与分析3.1 拉伸实验结果与分析在拉伸实验中，我们对不同材料进行了拉伸测试并记录了载荷和伸长量的数据。
通过计算这些数据，我们得到了对应的应力和应变值，并绘制了应力-应变曲线。
根据曲线的形状，我们可以分析材料的力学性能。
3.2 压缩实验结果与分析在压缩实验中，我们对不同材料进行了压缩测试并记录了载荷和压缩量的数据。
通过计算这些数据，我们得到了对应的应力和应变值，并绘制了应力-应变曲线。
根据曲线的形状，我们可以分析材料的力学性能。
四、结论通过本次拉伸与压缩实验，我们得到了不同材料在拉伸与压缩过程中的应力-应变曲线。
通过分析曲线特征，我们可以得出以下结论： 1. 不同材料具有不同的强度和刚度，应力-应变曲线的斜率可以反映材料的刚度。
2. 在拉伸过程中，材料会表现出一定的塑性变形，这可以通过应力-应变曲线的非线性段来观察。
3. 拉伸实验中断裂点的载荷值可以反映材料的抗拉强度。
拉伸与压缩弹簧的实验研究与结果分析
拉伸与压缩弹簧的实验研究与结果分析引言：弹簧是一种常见的机械元件，广泛应用于各个领域。
弹簧有许多种类，其中拉伸弹簧和压缩弹簧是最常见的两种类型。
本文将通过实验研究和结果分析，探讨拉伸与压缩弹簧的特性和应用。
实验设计：为了研究拉伸与压缩弹簧的特性，我们设计了一系列实验。
首先，我们选取了不同材料和直径的弹簧样本，包括钢弹簧、铜弹簧和合金弹簧。
然后，我们使用专门的实验装置，对这些样本进行拉伸和压缩实验。
在实验过程中，我们记录了弹簧的形变量和外力大小，并绘制了相应的应力-应变曲线。
拉伸弹簧实验结果与分析：通过拉伸实验，我们得到了拉伸弹簧的应力-应变曲线。
实验结果显示，拉伸弹簧在受力作用下，呈现出线性的应变行为。
也就是说，拉伸弹簧的应变与受力成正比。
这一线性关系可以用胡克定律来描述，即应力等于弹簧的弹性模量乘以应变。
我们还观察到，拉伸弹簧在一定应力范围内，具有良好的弹性恢复性，即当外力消失时，弹簧能够恢复到原来的形状和长度。
压缩弹簧实验结果与分析：压缩实验的结果与拉伸实验类似。
我们发现，压缩弹簧在受力作用下，同样呈现出线性的应变行为。
压缩弹簧的应变与受力也成正比。
此外，我们还观察到，压缩弹簧在一定应力范围内同样具有良好的弹性恢复性。
这些结果与拉伸弹簧的特性相似，说明拉伸和压缩弹簧在力学性质上具有相似的行为。
弹簧的应用：拉伸和压缩弹簧广泛应用于各个领域。
其中，拉伸弹簧常用于悬挂系统、弹簧秤、弹簧减震器等装置中。
拉伸弹簧的线性特性和弹性恢复性使其能够承受和分散外力，从而起到缓冲和支撑的作用。
压缩弹簧则常用于减震器、弹簧床和压缩机等设备中。
这些应用利用了弹簧的压缩性质，使其能够吸收冲击力和提供稳定的支撑力。
结论：通过实验研究和结果分析，我们对拉伸与压缩弹簧的特性和应用有了更深入的了解。
拉伸和压缩弹簧在受力作用下呈现出线性的应变行为，并具有良好的弹性恢复性。
这些特性使得弹簧在各个领域中得到广泛应用。
进一步的研究可以探索不同材料和形状的弹簧的特性，并进一步优化其应用效果。
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弹簧的拉伸与压缩的力学分析弹簧是一种常见的弹性体，广泛应用于各个领域。
它具有拉伸与压
缩两种基本形态，对于弹簧的力学行为进行准确的分析对于设计和使
用具有重要意义。
本文将就弹簧的拉伸与压缩两方面进行力学分析。
1. 弹簧的拉伸力学分析
弹簧在拉伸情况下，受到外力作用下会发生弹性形变。
假设外力作
用下，弹簧发生拉伸，同时它所受力也随之增加。
根据胡克定律，弹
簧的拉伸力与它的弹性形变成正比。
当弹簧的拉伸形变较小时，胡克定律可以近似描述弹簧的变形行为。
根据胡克定律，可以得到弹簧拉伸力的计算公式如下：
F = k * ΔL
其中，F代表拉伸力，k为弹簧的劲度系数，ΔL为弹簧的拉伸形变量。
在实际应用中，根据弹簧的材料和几何形状的不同，选择适当的劲
度系数k进行计算，可以得到弹簧在拉伸形变下所受的力。
2. 弹簧的压缩力学分析
与拉伸情况类似，弹簧在受到压缩外力时也会发生弹性形变。
同样地，根据胡克定律可以近似描述弹簧的变形行为。
对于弹簧的压缩形变，可以使用类似的计算公式来分析压缩力。
根
据胡克定律，压缩力与弹簧的弹性形变成正比。
F = k * ΔL
其中，F代表压缩力，k为弹簧的劲度系数，ΔL为弹簧的压缩形变量。
3. 弹簧的力学特性分析
弹簧的力学特性对于弹簧的设计和使用具有重要意义。
其中，劲度
系数k是描述弹簧刚度的重要指标。
劲度系数k的大小与弹簧的材料和几何形状密切相关。
通常情况下，劲度系数k可以根据实验测量得到。
使用弹簧试验机可以对弹簧的形
变和力进行精确测量，并推导出弹簧的劲度系数。
在实际工程中，根据需求选择合适的弹簧，确保其具有符合设计要
求的刚度和力学特性。
对于某些特殊应用场景，如悬挂系统和减震系
统中，弹簧的刚度和力学特性的准确分析尤为重要。
总结：
弹簧的拉伸与压缩的力学分析可以根据胡克定律进行。
通过计算弹
簧的劲度系数与形变量，可以得到弹簧在拉伸与压缩情况下所受的力。
弹簧的力学特性对于弹簧的设计和使用至关重要，需要根据实际需求
选择合适的弹簧，确保其具有满足设计要求的刚度和力学特性。