1樓：
你好，首先更正一下，彈簧長期使用中自由高度和負荷的降低應該叫彈簧鬆弛，永久變形量指的將彈簧壓縮3次前後高度變化量。彈簧鬆弛是不可避免的，具體機理是很複雜的，可以簡單這樣理解：材料內部應力、晶粒等處於不穩定的狀態，時間長了後會慢慢往能能量最低的狀態移動（水往低處流），微觀上是原子擴散，巨集觀上就是彈性應變變為塑性應變，造成彈簧鬆弛。
彈簧鬆弛與許多因素有關，以下可以改善彈簧抗鬆弛特性：
材料中加入較多的si、cr、mn元素，提高屈服強度熱處理獲得良好的金相組織（屈氏體）和硬度
立定處理，最好要壓至並緊
疲勞試驗滿足300萬次以上要求，鐵路彈簧一般都是這個壽命要求，影響彈簧疲勞壽命的又更多了。至於計算恆定壓力下的時間-鬆弛特性，我這裡有幾份**，你可以看一下，但建議僅作參考，以實踐為準。
我是乙個彈簧公司的技術人員，如有問題可以一起**，望採納！！！
2樓：匿名使用者
疲勞強度指的是抗週期應力的能力，例如在彈性範圍內反覆彎折所造成的材料破損。你描述的問題稱為【蠕變】，材料測試的話，蠕變是有很多標準的，額我只做過彎曲強度沒做過蠕變的說=。= 你自己查查標準吧，astm和gb應該都有標準測試方法的說
為什麼彈簧處於壓縮狀態，還受到重力和圓環對小球指向圓心的彈力時三力不可能平衡？
3樓：小雄鷹
物理彈簧問題分析的思維起點
東北師範大學附屬中學 衛青山 尹雄傑
由於彈簧與其相連線的物體構成的系統的運動狀態具有很強的綜合性和隱蔽性；由於彈簧與其相連線的物體相互作用時涉及到的物理概念和物理規律較多，因而多年來，彈簧試題深受高考命題專家們物理教師的青睞，在物理高考中彈簧問題頻頻出現已見怪不怪了。彈簧問題不僅能考查學生分析物理過程，理清物理思路，建立物理圖景的能力，而且對考查學生知識綜合能力和知識遷移能力，培養學生物理思維品質和挖掘學生學習潛能也具有積極意義。因此，彈簧問題也就成為高考命題專家每年命題的重點、難點和熱點。
與彈簧相連線的物理問題表現的形式固然很多，但總是有規律可循，有方法可依，存在基於彈簧特性分析問題的思維起點。
一、以彈簧遵循的胡克定律為分析問題的思維起點
彈簧和物體相互作用時，致使彈簧伸長或縮短時產生的彈力的大小遵循胡克定律，即或。顯然，彈簧的長度發生變化的時候，胡克定律首先成了彈簧問題分析的思維起點。
例1 勁度係數為k的彈簧懸掛在天花板的o點，下端掛一質量為m的物體，用托盤托著，使彈簧位於原長位置，然後使其以加速度a由靜止開始勻加速下降，求物體勻加速下降的時間。
解析 物體下降的位移就是彈簧的形變長度，彈力越來越大，因而托盤施加的向上的壓力越來越小，且勻加速運動到壓力為零。由勻變速直線運動公式及牛頓定律得：①②
③解以上三式得：。
顯然，能否分析出彈力依據胡克定律隨著物體的下降變得越來越大，同時托盤的壓力越來越小直至為零成了解題的關鍵。
二、以彈簧的伸縮性質為分析問題的思維起點
彈簧能承受拉伸的力，也能承受壓縮的力。在分析有關彈簧問題時，分析彈簧承受的是拉力還是壓力成了彈簧問題分析的思維起點。
例2 如圖1所示，小圓環重固定的大環半徑為r，輕彈簧原長為l（l<2r），其勁度係數為k，接觸光滑，求小環靜止時。彈簧與豎直方向的夾角。
解析 以小圓環為研究物件，小圓環受豎直向下的重力g、大環施加的彈力n和彈簧的彈力f。若彈簧處於壓縮狀態，小球受到斜向下的彈力，則n的方向無論是指向大環的圓心還是背向大環的圓心，小環都不能平衡。因此，彈簧對小環的彈力f一定斜向上，大環施加的彈力刀必須背向圓心，受力情況如圖2所示。
根據幾何知識，「同弧所對的圓心角是圓周角的二倍」，即彈簧拉力n的作用線在重力mg和大環彈力n的角分線上。所以
另外，根據胡可定律：
解以上式得：
即只有正確分析出彈簧處於伸長狀態，因而判斷出彈力的方向成了解決問題的思維起點。
三、以彈簧隱藏的隱含條件為分析問題的思維起點
很多由彈簧設計的物理問題，在其運動的過程中隱含著已知條件，只有充分利用這一隱含的條件才能有效的解決問題。因此挖掘彈簧問題中的隱含條件成了彈簧問題分析的思維起點。
例3 已知彈簧勁度係數為k，物塊重為m，彈簧立在水平桌面上，下端固定，上端固定一輕質盤，物塊放於盤中，如圖3所示。現給物塊一向下的壓力f，當物塊靜止時，撤去外力。在運動過程中，物塊正好不離開盤，求：
（1）給物塊所受的向下的壓力f。
（2）在運動過程中盤對物塊的最大作用力。
解析 （1）由於物塊正好不離開盤，可知物塊振動到最高點時，彈簧正好處在原長位置，所以有：
由對稱性，物塊在最低點時的加速度也為a，因為盤的質量不計，由牛頓第二定律得：
物塊被壓到最低點靜止時有：
由以上三式得：
（2）在最低點時盤對物塊的支援力最大，此時有：，解得。
顯然，挖掘出「物塊正好不離開盤」隱含的物理意義成了能否有效迅速解決問題的關鍵所在。
四、以彈簧特有的惰性特性為分析問題的思維起點
由於彈簧的特殊結構。彈簧的彈力是漸變的，而不是突變的，彈力的變化需要一定的「時間」。有時充分利用彈簧的這一「惰性」是解決問題的先決條件。
因此分析彈簧問題時利用彈簧的惰性自然成了分析彈簧問題的思維起點。
例4 質量為m的小球，在不可伸長的繩ac和輕質彈簧bc作用下靜止，如圖4所示。且ac=bc，，求突然在球附近剪斷彈簧或繩子時，小球的加速度分別是多少？
解析 剛剪斷彈簧的瞬間，小球受重力mg和繩的拉力t，其速度為零，故小球沿繩的方向加速度為零，僅有切向加速度且為，繩的拉力由原來的突變為；而剪斷繩的瞬間，由於彈簧的拉力不可突變，仍保持原來的大小和方向，故小球受到的合力與原來繩子的拉力大小相等，方向相反，加速度為，方向沿ac向下。
五、以彈簧振子的對稱性質為分析問題的思維起點
很多彈簧在運動時做簡諧運動，而簡諧運動是有對稱性的。彈簧振動的對稱性也可以做為解決彈簧問題的思維起點。
例5 如圖5所示，一質量為m的塑料球形容器，在a處與水平面接觸。它的內部有一直立的輕彈簧。彈簧下端固定於容器內部底部，上端系一帶正電、質量為m的小球在豎直方向振動，當加一向上的勻強電場後，彈簧正好在原長時，小球恰好有最大速度。
在振動過程中球形容器對桌面的最小壓力為0，求小球振動的最大加速度和容器對桌面的最大壓力。
解析 因為彈簧正好在原長時，小球恰好速度最大所以有：
小球在最高點時容器對桌面的壓力最小，有：
此時小球受力如圖6所示，所受合力為
由以上三式得小球的加速度。
顯然，在最低點容器對桌面的壓力最大，由振動的對稱性可知小球在最低點和最高點有相同的加速度，所以。
解以上式子得：
所以容器對桌面的壓力
對稱性是解決物理問題的有效資源，要充分利用。彈簧做簡諧運動的時候具有對稱性，而這種對稱性往往成為解題的有效手段。
六、以彈簧的彈力做功為分析問題的思維起點
彈簧發生變形時，具有一定的彈性勢能。通過彈簧彈力做功，彈性勢能要發生變化，它們的關係為，它成了解決有關彈簧問題的思維起點。
例6 如圖7所示，密閉絕熱容器內有一絕熱的具有一定質的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計，置於真空中的輕彈簧的一端固定於容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮後用繩紮緊，此時彈簧的彈性勢能為（彈簧處於自然長度時的彈性勢能為零），現繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經過多次往復運動後活塞靜止，氣體過到平衡態，經過此過程。
a．全部轉換為氣體的內能
b．一部分轉換成活塞的重力勢能，其餘部分仍為彈簧的彈性勢能
c．全部轉換成活塞的重力勢能和氣體的內能
d．一部分村換成活塞的重力勢能，一部分轉換成氣體的內能，其餘部分仍為彈簧的彈性勢能
解析 斷開繩子，在彈力作用下活塞上下運動，最終靜止後的位置高於初始位置。通過彈簧彈力做功，彈性勢能，的能量轉化有三種形式：活塞的重力勢能、氣體的內能及彈簧的彈性勢能，故d項正確。
彈力做功和彈性勢能的變化的關係是解決彈簧問題的重要線索，要引起重視。追究彈性勢能的去處往往是解決彈簧問題的思維的起點。
七、以彈簧儲存的彈性勢能為分析問題的思維起點
彈簧儲存或釋放的彈性勢能要轉化為其他形式的能，反過來其他形式的能也可轉化為彈性勢能。追究彈性勢能釋放和儲存過程成了解決彈簧問題的思維起點。
例7 在原子核物理中，研究核子與核子關係的最有效途徑是「雙電荷交換反應」這類反應的前半部分過程和下述力學模型類似：兩個小球a和b用輕質彈簧相連，在光滑的水平直軌道上處於靜止狀態。在它們左邊有一垂直於軌道的固定檔板p，右邊有一小球c沿軌道以速度射向b球，如圖8所示，c與b發生碰撞並立即結成乙個整體d。
在它們繼續向左運動的過程中，當彈簧長度變到最短時，長度突然被鎖定，不再改變。然後，a球與檔板p發生碰撞，碰後a、d靜止不動，a與p接觸而不粘連。過一段時間，突然解除鎖定（鎖定及解除鎖定均無機械能損失），已知a、b、c三球的質量均為m。
（l）求彈簧長度剛被鎖定後a球的速度。
（2）求在a球離開檔板p之後的運動過程中，彈簧的最大彈性勢能。
解析 試題只是給出初始狀態的示意圖，而後的運動過程可分為五個階段，分別如圖9中（a）至（e）所示。
圖（a）表示c、b發生碰撞結成d的瞬間；
圖（b）表示d、a向左運動，彈簧長度變為最短且被鎖定；
圖（。）表示a球和擋板p碰撞後，a、d都不動；
圖（d）表示解除鎖定後，彈簧恢復原長瞬間；
圖（e）表示，a球離開擋板p後，彈簧具有最大彈性勢能瞬間。
（1）設c球與b球翻結成d時，d的速度為，由動量守恆得：
設此速度為
當彈簧壓至最短時，d與a的速度相等，設此速度為由動量守恆定律得：
聯立①②得：。
此間也可以用動量守恆一次求出（從接觸相對靜止）。
（2）設彈簧長度被鎖定後，貯存在彈簧中的勢能為，由能量守恆得：
撞擊p後，a與d的動能都為零，解除鎖定後，當彈簧剛恢復到自然長度時，彈性勢能全部轉變成d的動能，設d的速度為，則有：
以後彈簧伸長，a球離開擋板p，並獲得速度，當a、d的速度相等時，彈簧伸至最長。設此時的速度為，由動量守恆得：
當彈簧伸到最長時，其彈性勢能最大，設此勢能為，由能量守恆得：
緊緊抓住彈性勢能的儲存和釋放，領會題意、明察秋毫識破問題的「陷阱」，排除干擾，在頭腦中建立起非常清晰的物理圖景和過程，充分運用動量和動能兩個守恆定律，解決問題。
總之，彈簧問題的表現形式是多種多樣的，但是只要緊緊圍繞彈簧與其他物理模型不同的特性、緊緊抓住彈簧與其組成的系統相連線的物理量，具體問題具體分析，就一定能找到解決彈簧問題的突破口。通過彈簧與相連物體構成的系統所表現出來的運動狀態的變化的分析，有利於考生運用物理概念和規律巧妙解決物理問題、拓展思維空間。因此，彈簧試題也是高考物理中一類獨具特色的考題。
2007-09-04 原載《中國考試》：高考版（京），2006．1．35～38
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