Effect of presetting and deep rolling on creep of torsion spring bars

Močilnik, Vinko (avtor), Gubeljak, Nenad (avtor), Predan, Jožef (avtor)

This study investigates the creep behavior of torsion spring bars by combining experimental testing and numerical modeling. Experimental investigations were performed on torsional specimens subjected to different presetting levels and deep rolling surface treatments, showing different effects on stress relaxation at a constant torsion angle. Finite element method (FEM) simulations incorporating elasto-visco-plastic material behavior successfully reproduced the time-dependent deformation observed experimentally. Material parameters for the FEM model were derived from experimental data. The findings show that a two-stage presetting process combined with intermediate deep rolling results in higher residual compressive stresses in the surface layers compared to a single-stage presetting process. Although this method aims to mitigate creep under constant loading conditions, its effectiveness is limited. A reduction in creep strains is only observed up to a presetting level of approximately 4.3 %; above this threshold, creep strains increase significantly and loading capacity decreases.

• Jezik: Angleški jezik
• Ključne besede: creep, torsion bar, FEM analyzis, presetting, deep rolling, torque, twist angle
• Vrsta gradiva: Članek v reviji
• Tipologija: 1.01 - Izvirni znanstveni članek
• Organizacija: FS - Fakulteta za strojništvo
• Status publikacije: Objavljeno
• Različica publikacije: Objavljena publikacija
• Leto izida: 2025
• Št. strani: 8 str.
• Številčenje: Vol. 71, no. 9/10
• PID: 20.500.12556/RUL-177374
• UDK: 539.414:519.6
• ISSN pri članku: 2536-3948
• DOI: 10.5545/sv-jme.2025.1407
• COBISS.SI-ID: 259515651
• Datum objave v RUL: 22.12.2025

Gradivo je del revije

• Naslov: Strojniški vestnik
• Skrajšan naslov: Stroj. vestn.
• Založnik: Fakulteta za strojništvo
• ISSN: 2536-3948
• COBISS.SI-ID: 294943232

Licence

• Licenca: CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
• Povezava: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
• Opis: To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.

Sekundarni jezik

• Jezik: Slovenski jezik

Izvleček

Prispevek obravnava obnašanje lezenja torzijskih vzmetnih palic s kombinacijo eksperimentalnega testiranja in numeričnega modeliranja. Eksperimentalne raziskave so bile izvedene na torzijskih vzorcih, ki so bili podvrženi različnim stopnjam prednapenjanja in različnim površinskim obdelavam z globokim valjanjem, pri čemer so se pokazali različni učinki na sproščanje napetosti pri konstantnem kotu zasuka. Simulacije z metodo končnih elementov (MKE), ki vključujejo elasto-visko-plastično obnašanje materiala, so uspešno reproducirale časovno odvisno deformacijo, ki smo izmerili tudi med eksperimentom. Materialni parametri za model MKE so bili izpeljani iz eksperimentalnih podatkov. Ugotovitve kažejo, da dvostopenjski postopek prednastavitve v kombinaciji z vmesnim globokim valjanjem povzroči višje preostale tlačne napetosti v površinskih plasteh v primerjavi z enostopenjskim postopkom prednastavitve. Čeprav je cilj te metode ublažiti lezenje pri konstantnih pogojih obremenitve, ugotavljamo, da je njena učinkovitost omejena. Zmanjšanje deformacij lezenja je opaziti le do stopnje prednastavitve približno 4,3 %; nad tem pragom se deformacije lezenja znatno povečajo in vzmet zgublja na nosilnosti.

• Ključne besede: lezenje, torzijska palica, metoda končnih elementov (MKE), prednapenjanje, globoko valjanje, torzijski moment, kot vzvoja

Projekti

• Financer: ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
• Številka projekta: P2-0137
• Naslov: Numerična in eksperimentalna analiza nelinearnih mehanskih sistemov