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1.스프링의 힘(力)
금속 스프링, 특히 코일링 형상 (나선형을 하고 있다고 하는 의미)을 하고 있는 것이 왜 외력에 대해서 복원력을 가지게 되었을까요? 금속은 아시는 바와 같이 원자끼리 각각 특정의 결정 결합을 하여 고체로 형상을 이루고 있습니다. 근원적으로 말하면 그 발휘하는 힘(응력)이라고 하는 것은 그 결합을 부수려고 하는 외력에 대해서 그 형태를 유지하려고 하는 결정의 결합력의 집합, 시그마의 힘에 외 되지 않습니다.그것은 금속 스프링에 한정하지 않고, 수지 스프링으로 해도 공기 스프링에 있어도 각각의 원자, 분자가 가장 안정된 형태로 유지하려고 하는 것이라고 합니다.
각각의 결합력의 집적 계산을 하는데 최근에는 코일링 스프링을 ３D의 와이어 프레임으로 모델링화해 각각 특정의 장소에서 가변한 양에 의해서 각각의 모멘트(monet)를 계산해, 그것을 토탈해 보다 복잡한 형상에서도 그 양을 계산하는 시도가 급속히 진보하는 PC 덕분에 할 수 있게 되었습니다.또 이러한 이론의 성과로부터 작은 스페이스(space)에서 보다 높은 응력이나 내구성을 향상시키기 위해서 종래 丸선 즉 진원이었던 단면 형상의 선재 철강으로부터 단면이 타원형을 한 특수한 선재 철강도 개발되어, 사용되는 분야도 극히 소수입니다만 점차 시도되어 오고 있습니다.
2. 스프링 정수
스프링에서 그 양(量), 인상(印象) 모두 가장 우수한 인장스프링에서는 그 형상으로부터 그 설계, 해석은 나아지고 있어 별도의 프로그램을 준비하지 않아도 일반적인 형상이라면 비교적 간단하게 대체할 수 있는 설계 지침이 생기게 되었습니다.
벌써 완성한 것처럼 조직 각각의 모멘트의 집적(集積)이 응력이 된다고 했습니다. 진원의 丸선의 경우, 이 집적 시그마의 계산식을 요약하면 아래의 계산식이 됩니다.
스프링 정수 ｋ=(Gｄ＾4)/(8D^3Na)
이것은 즉 1 mm 변형시킴에 따라 발생하는 힘의 양(N뉴턴)이라고 하는 의미입니다.이전에는 N를 사용하지 않고 kgf 를 사용하고 있었습니다.즉 힘의 양을 무게로 옮겨놓았습니다만, 그 편이 직감적으로 업계의 담당자등도 이것을 지정하는 예가 많다고합니다. 1N=0.101971621 kgf(1kgf = 9.80665N)이므로 그것을 계수로 해 주면 중량과 대비할 수 있습니다. 다만 힘과 중량은 이론적으로는 비슷하면서도 다른 것이기 때문에 전혀 동일하다는 의미로 사용하지 말아 주세요.
G: 횡탄성 계수(소재 자신이 가지는 탄성을 나타내는 정수, 덧붙여서 피아노선은 78500 N/mm^2, 스테인레스 강철은 68500 N/mm^2 등에서 확인할 필요가 있습니다)
d：선경
D：평균지름
Na：유효 권수
인장스프링의 경우이기 때문에 단순하게 하중 Y, 굴곡량(변화량) X, 용수철 정수 ｋ이라면 Y=kX 와 이론적인 모델은 됩니다.
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