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Alvaro GuzmanAutor o CoautorMunoz-Guijosa, JmAutor (correspondencia)Silva, AAutor o Coautor
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A General Modeling Methodology for the Quasistatic Behavior of Spiral Torsion Springs

Publicado en:Journal Of Mechanical Design. 143 (1): 13401- - 2021-01-01 143(1), DOI: https://doi.org/10.1115/1.4047174

Autores: Munoz-Guijosa, Juan M.; Silva, Alejandro; Alen-Cordero, Cristina; Guzman, Alvaro;

Afiliaciones

Univ Alcala Henares, Dept Mech Engn, Pza San Diego S-N, Madrid 28801, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Dept Mech Engn, C Jose Gutierrez Abascal 2, Madrid 28006, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Ind & Appl Math Dept, C Jose Gutierrez Abascal 2, Madrid 28006, Spain - Autor o Coautor

Resumen

Due to their robustness, compactness, simplicity, and the possibility of nonlinear torque curves, spiral springs are being increasingly contemplated for industrial application. Recent manufacturing technologies and materials allow for the creation of spiral springs of various shapes and geometries able to provide the required torque curves. Modeling the behavior of this kind of springs is highly complex due to the strong nonlinearities arisen from large deflections and the possibility of coiling of strip length around the spring barrel or arbor. For this reason, up to our knowledge, existing models only provide design features such as deflection and torque curve for the simplest strip geometries, and fewer models supply, only if no strip coiling occurs, reactions at the strip-barrel and strip-arbor clampings. In addition, to our knowledge, just semi-empirical models for strip-barrel, -arbor and -strip contact forces or friction torques were available. In this work, we introduce a novel general, an analytical quasistatic model for the calculation of all the above spring characteristics for any length-dependent strip material and initial geometry and strip cross-sectional shape and for any barrel and arbor radii. The strip deflection curvatures are calculated minimizing the sum of elastic and gravitational potential energies under geometrical constraints associated with eventual strip coiling. Once the curvatures are calculated, the spring internal, contact, and reaction forces can be straightforwardly calculated by solving the elastica differential equations. Friction is taken into account by evaluating the contact conditions at the strip coiled sections.

Palabras clave
Contact conditionsCross-sectional shapeDesign of machine elementsDifferential equationsEnergyFrictionGeometrical constraintsGeometryGravitational potential energyMachine theoryManufacturing technologiesPotential energyPower springsQuasi-static modelSemiempirical modelsSpring designSpringsSprings (components)Strong nonlinearityTorque

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Journal Of Mechanical Design debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia Scopus (SJR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2021, se encontraba en la posición , consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Mechanical Engineering.

2025-05-18:

  • Scopus: 1
Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-05-18:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 4 (PlumX).
Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (MUÑOZ GUIJOSA, JUAN MANUEL) y Último Autor (Guzman, A).

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido MUÑOZ GUIJOSA, JUAN MANUEL.