Optimal structural design of helical springs with Ludwik-type elastic–plastic materials

2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1016/j.apples.2025.100259
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Motivated by the limitations of idealized power-law assumptions in spring design, this work revisits the optimization of compressive helical springs using a more realistic Ludwik-type elastic–perfect plastic material model. Unlike earlier approaches, we explicitly incorporate the pitch angle in computing the total wire length, improving geometric accuracy. A unified root-solving algorithm is introduced to handle the Karush–Kuhn–Tucker conditions efficiently, eliminating the need for case-by-case treatment. The proposed design is benchmarked against the DIN standard, which is often overlooked in analytical studies. To ensure practical relevance, finite element simulations are performed in COMSOL and show good agreement with theoretical predictions. The combination of refined geometry, nonlinear mechanics, and comparative validation provides a more robust optimization framework that bridges theoretical modeling with engineering practice. We believe this approach offers new insight into spring design for advanced structural materials.