彈簧的彈性與以下因素有關:
材料特性
不同材料具有不同的彈性模量,彈性模量越大,材料在相同外力作用下的變形越小,即材料越不容易被拉伸或壓縮,體現出的彈性越 “硬”。例如,鋼的彈性模量比銅大,相同規格的鋼彈簧和銅彈簧,鋼彈簧的彈性相對較小,更難被壓縮或拉伸。
材料的內部結構也會影響彈簧彈性。晶體結構規整、缺陷少的材料,其彈性性能通常更穩定;而含有雜質或內部結構不均勻的材料,彈性可能會受到影響,出現彈性不一致或疲勞性能下降等問題。
彈簧的幾何參數
彈簧絲直徑:彈簧絲直徑越大,彈簧的剛度越大,彈性越小。這是因為較粗的彈簧絲抵抗變形的能力更強,需要更大的外力才能使其產生相同的變形量。例如,在其他條件相同的情況下,直徑為 5 毫米的彈簧絲制成的彈簧比直徑為 3 毫米的彈簧絲制成的彈簧更難被壓縮,彈性表現更 “硬”。

彈簧圈數:彈簧圈數越多,彈簧的彈性越好,剛度越小。因為彈簧圈數增加,相當于增加了彈簧的有效變形長度,在相同外力作用下,彈簧能夠產生更大的變形量。例如,一個有 10 圈的彈簧比一個有 5 圈的彈簧在受到相同拉力時,伸長量會更大,彈性更明顯。
彈簧的直徑:彈簧的中徑越大,彈簧的剛度越小,彈性越好。較大的彈簧直徑意味著彈簧在受力時更容易發生彎曲和變形,從而表現出更好的彈性。例如,同樣材料和圈數的彈簧,中徑為 50 毫米的彈簧會比中徑為 30 毫米的彈簧更柔軟,彈性更顯著。
外力的大小和作用時間
當外力在彈簧的彈性限度內時,彈簧的彈性變形與外力成正比,遵循胡克定律。但當外力超過彈性限度后,彈簧會發生塑性變形,此時彈簧的彈性性能會受到破壞,無法恢復到原來的形狀和尺寸,彈性也就發生了改變。
如果外力長時間作用在彈簧上,即使外力沒有超過彈性限度,彈簧也可能會出現疲勞現象,導致彈性逐漸下降。例如,一些經常使用的彈簧,如汽車懸掛系統中的彈簧,隨著使用時間的增加,會逐漸失去一部分彈性,需要定期更換。
溫度
一般來說,溫度升高,材料的彈性模量會降低,彈簧的彈性會增大,表現為彈簧變軟,在相同外力下變形量增大。例如,在高溫環境下工作的彈簧,其彈性可能會比在常溫下更為明顯。
極端溫度條件下,材料的內部結構可能會發生變化,導致彈簧的彈性性能發生不可逆的改變。例如,某些彈簧在極低溫度下可能會變脆,彈性喪失,而在過高溫度下可能會出現退火現象,使材料的力學性能改變,影響彈簧的彈性。