张力补偿装置是铁路接触线在环境温度发生变化时保持其张力恒定的装置,其性能的优劣影响着悬挂线的工作弹性以及线索在空间中的位置状态等,对于减少铁路线索故障以及我国铁路跨越式发展的今天具有重要的意义。对于应用面广,并极具发展潜力的恒张力弹簧补偿器来说,平面涡卷弹簧是此种补偿装置的关键件,高性能的涡卷弹簧可以保证补偿装置的补偿精度和较高的使用寿命。平面涡卷弹簧在工作时的应力大小、应力分布以及疲劳寿命分析等是一个较为复杂的研究过程,涉及到模拟仿真、试验分析、信息采集、数据整理等方面的工作,具有一定的研究意义。随着有限元分析方法的发展,利用计算机解决此类问题进而成为现实。本文以高性能平面涡卷弹簧为研究对象,涉及到的研究内容包括：1、对不同类型的涡卷弹簧进行理论研究,认知涡卷弹簧的基本结构和特点,掌握一般非接触形和接触形涡卷弹簧的变形和刚度的计算方法,探讨适用于本文研究对象的理论基础和分析手段。2、建立平面涡卷弹簧的三维模型,利用ABAQUS有限元软件作为分析工具,对模型进行网格划分、接触设置、载荷施加等。着重对模型的接触情况做出优化,在保证计算收敛的前提下对涡卷弹簧进行静态有限元分析,得出涡卷弹簧整体的应力分布,以及各种工况下模型的应力变化情况。3、介绍涡卷弹簧测试的方法及目的,由材料的拉伸试验得出涡卷弹簧的弹性模量等性能参数,通过整体测试得出涡卷弹簧的静态应力以及残余应力的分布情况,计算涡卷弹簧的实际工作应力,并将试验数据用于验证有限元分析的可靠性。4、了解疲劳强度与疲劳寿命方面的理论,掌握影响疲劳强度的因素与提高疲劳强度的方法,对失效断裂的涡簧材料进行断口分析,以涡卷弹簧材料的疲劳试验为基础,对其进行无限和有限寿命设计。5、对研究内容作出简要总结,展望涡卷弹簧补偿装置的应用空间,并对涡卷弹簧的进一步分析提出建议。