一种前桥耐久性快速试验载荷谱编制方法与流程

1.本发明属于汽车耐久性试验测试技术领域，特别是涉及一种前桥耐久性快速试验载荷谱编制方法。


背景技术：

2.试验场载荷谱的采集及编制是前桥耐久性台架试验的基础，通常需要开展传感器布置、路谱信号采集、信号处理等一系列工作，周期较长，耗费大量人力、财力，并且无法在设计初期对前桥进行可靠性验证。为此，本发明提出了一种基于已有重型车前桥载荷数据的前桥耐久性快速试验载荷谱的编制方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种前桥耐久性快速试验载荷谱编制方法，以解决上述现有技术存在的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种前桥耐久性快速试验载荷谱编制方法，包括：
5.对重型车的前桥施加不同方向的单位载荷，将此过程作为所述前桥的载荷历程，分析所述前桥在所述载荷历程中的失效部位及损伤贡献值；
6.获取所述前桥在载荷历程中的峰谷值，基于所述峰谷值获取相对动载系数；
7.基于所述相对动载系数构建轻型车前桥载荷历程；
8.对所述轻型车前桥载荷历程进行左右侧载荷时域特性分析及轮间差异分析，获得所述损伤贡献值更大的一侧载荷历程；
9.基于所述损伤贡献值更大的一侧载荷历程，在所述轻型车前桥所在二维平面上进行fx、fz向的载荷耦合损伤评估，获取在不同方向上产生的损伤贡献值并进行降维处理；
10.基于所述轻型车前桥的fx、fz向载荷历程进行前桥耐久性快速试验载荷谱的编制。
11.可选的，分析所述前桥在所述载荷历程中的失效部位及损伤贡献值的过程中，所述不同方向包括x、y、z三个方向，且只分析x方向和z方向的失效部位及损伤贡献值。
12.可选的，基于所述峰谷值获取相对动载系数之前，所述方法还包括：对所述前桥的载荷历程进行规范化处理。
13.可选的，获取所述前桥在载荷历程中的峰谷值的过程中还包括，基于所述峰谷值获取峰谷值-频次分布图；基于所述相对动载系数获取相对动载系数载荷历程的过程重还包括：基于所述获取相对动载系数获取相对动载系数-频次分布图。
14.可选的，对所述轻型车的前桥载荷历程进行左右侧载荷时域特性分析及轮间差异分析的过程中包括：
15.对所述轻型车的前桥载荷历程进行左右侧载荷时域特性分析，对比所述前桥的左右两侧载荷的时域同步性；
16.通过对损伤贡献值大的一侧进行加速谱编制，实现所述前桥左右侧载荷的归一
化。
17.可选的，在所述轻型车的前桥所在二维平面上进行fx-fz向的载荷耦合损伤评估，获取在不同方向上产生的损伤贡献值并进行降维处理的过程中包括：
18.以所述轻型车的前桥所在二维平面为基准，每间隔10
°
确定一个方向，共确定19个方向；
19.分别计算载荷历程在各个方向上所产生的损伤贡献值，进行多轴损伤评估，获得评估结果；
20.基于所述评估结果对多轴载荷进行降维处理。
21.可选的，基于所述轻型车前桥的fx、fz向载荷历程进行前桥耐久性快速试验载荷谱的编制的过程中包括：
22.基于雨流计数法对fx、fz向载荷历程进行计数，获得各应力范围下的载荷循环次数；
23.基于线性累计损伤公式，计算各级载荷对应的损伤，并编辑五级载荷谱；
24.基于损伤等效原则，将各级载荷向最高一级转移；
25.获取轻型车前桥耐久性台架载荷谱。
26.可选的，获取轻型车前桥耐久性台架载荷谱的过程中包括：
27.获取各级载荷向最高一级转移后的载荷幅值，将所述载荷幅值提高10％，并与轻型车静止满载时的垂向力相乘，获取所述轻型车前桥耐久性台架载荷谱。
28.本发明的技术效果为：
29.本发明考虑到相同试验场道路及试验规范下，采集到的车辆同部位载荷谱具有相似性，结合有限元分析理论及方法、载荷谱规范化研究、多轴损伤评估、多轴载荷降维处理、轮间载荷差异分析等技术，对现有重型车前桥的载荷数据进行分析筛选和处理，能够快速编制出2.4t轻型的前桥耐久性台架试验载荷谱。编制的载荷谱可用于在设计初期对前桥进行可靠性验证，缩短试验周期，降低成本。同时，降维处理后可简化台架试验的复杂程度，降低试验台架的配置要求，提高前桥耐久性评价的可行性。
附图说明
30.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
31.图1为本发明实施例二中的前桥耐久性快速试验载荷谱编制方法流程图；
32.图2为本发明实施例二中的部分重型车前桥载荷历程；
33.图3为本发明实施例二中的8.5t、4.5t车型载荷峰谷值-频次分布图；
34.图4为本发明实施例二中的8.5t、4.5t车型载荷相对动载系数-频次分布图；
35.图5为本发明实施例二中的2.4t车型前桥相对动载系数载荷历程示意图；
36.图6为本发明实施例二中的左右侧载荷时域特性图；
37.图7为本发明实施例二中的右侧与左侧同方向载荷损伤对比图；
38.图8为本发明实施例二中的2.4t车型前桥x、z向载荷历程示意图；
39.图9为本发明实施例二中的fx-fz耦合损伤分布图；
40.图10为本发明实施例二中的损伤值及五级载荷谱。
具体实施方式
41.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
42.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
43.实施例一
44.本实施例中提供一种前桥耐久性快速试验载荷谱编制方法，包括：
45.基于相同试验场道路及试验规范下测得的8.5t、4.5t重型车前桥载荷谱，首先对重型车载荷历程进行峰谷值提取，并对其进行规范化处理，获得相对动载系数-频次直方图，其次评估不同方向载荷引起的失效部位和损伤贡献，根据台架试验的保守性原则构造2.4t前桥的动态载荷历程，对所构造载荷历程进行时域特性分析、轮间差异分析，统一左右侧车轮的载荷历程，之后进行多轴耦合损伤评估，实现载荷的降维处理，最终编制五级载荷谱，并向最高级转移，得到台架试验的快速载荷谱；
46.基于已有的重型车载荷历程，进行峰谷值提取及规范化处理，对比不同车型载荷的冲击烈度，选取冲击烈度更大的4.5t车型前桥载荷作为2.4t车型前桥载荷的编制依据；
47.以xz平面为基准，每间隔10
°
确定一个方向，共确定19个方向，分别计算载荷历程在各个方向上所产生的损伤值，进行多轴损伤评估，依据评估结果对多轴载荷进行降维处理；
48.依据结论：轻型车的冲击烈度高于重型车，对步骤7获得的载荷幅值进行修正，取修正系数1.1，即将载荷幅值提高10％。
49.具体的，本发明提供了一种前桥耐久性快速试验载荷谱编制方法，包括：
50.对重型车的前桥施加不同方向的单位载荷，将此过程作为前桥的载荷历程，分析前桥在载荷历程中的失效部位及损伤贡献值；
51.分析前桥在载荷历程中的失效部位及损伤贡献值的过程中，不同方向包括x、y、z三个方向，且只分析x方向和z方向的失效部位及损伤贡献值；
52.获取前桥在载荷历程中的峰谷值，对前桥的载荷历程进行规范化处理，基于峰谷值获取相对动载系数；
53.获取前桥在载荷历程中的峰谷值的过程中还包括，基于峰谷值获取峰谷值-频次分布图；基于相对动载系数获取相对动载系数载荷历程的过程中还包括：基于获取相对动载系数获取相对动载系数-频次分布图；
54.基于相对动载系数构建轻型车前桥载荷历程；
55.对轻型车前桥载荷历程进行左右侧载荷时域特性分析及轮间差异分析，获得所述损伤贡献值更大的一侧载荷历程，基于此载荷历程开展前桥加速载荷谱的编制；
56.对轻型车的前桥载荷历程进行左右侧载荷时域特性分析及轮间差异分析的过程中包括：
57.对轻型车的前桥载荷历程进行左右侧载荷时域特性分析，对比前桥的左右两侧载荷的时域同步性；
58.通过对损伤贡献值大的一侧进行加速谱编制，实现前桥左右侧载荷的归一化
59.在轻型车前桥所在二维平面上进行fx、fz向的载荷耦合损伤评估，获取在不同方向上产生的损伤贡献值并进行降维处理，具体过程包括：
60.以轻型车的前桥所在二维平面为基准，每间隔10
°
确定一个方向，共确定19个方向；
61.分别计算载荷历程在各个方向上所产生的损伤贡献值，进行多轴损伤评估，获得评估结果，基于评估结果对多轴载荷进行降维处理；
62.基于轻型车前桥的fx、fz向载荷历程进行前桥耐久性快速试验载荷谱的编制，具体过程包括：
63.基于轻型车前桥的fx、fz向载荷历程进行前桥耐久性快速试验载荷谱的编制的过程中包括：
64.基于雨流计数法对fx、fz向载荷历程进行计数，获得各应力范围下的载荷循环次数；
65.基于线性累计损伤公式，计算各级载荷对应的损伤，并编辑五级载荷谱；
66.基于损伤等效原则，将各级载荷向最高一级转移；
67.获取轻型车前桥耐久性台架载荷谱；
68.其中，关于获取轻型车前桥耐久性台架载荷谱的过程中包括：
69.获取各级载荷向最高一级转移后的载荷幅值，将载荷幅值提高10％，并与轻型车静止满载时的垂向力相乘，获取轻型车前桥耐久性台架载荷谱。
70.实施例二
71.本发明总体实施方案流程如图1所示，包含前桥结构受不同方向载荷作用下的损伤贡献及失效部位分析、重型车载荷峰谷值分布特性分析、重型车载荷数据规范化处理、构造2.4t车型前桥载荷历程、左右侧载荷时域特性分析、轮间差异分析、左右侧载荷归一化、多轴载荷降维处理、加速试验载荷谱编制。具体实施步骤如下所述：
72.步骤1，使用有限元分析方法，分别对前桥施加x、y、z、三个方向的单位载荷，对比分析前桥结构受不同方向载荷作用时的失效部位及损伤贡献。
73.图2是部分重型车前桥载荷历程。
74.如图2所示，x、z向载荷作用所引起的失效部位具有一致性，y向载荷数值较小，对前桥的损伤贡献较小，可忽略y向载荷引起的损伤，从而只分析x、z向载荷历程。
75.步骤2，对8.5t、4.5t车型前桥x、z向载荷时间历程进行峰谷值提取及计数，得到对应载荷历程的峰谷值-频次分布图。
76.图3是8.5t、4.5t车型载荷峰谷值-频次分布图。
77.步骤3，对8.5t、4.5t车型前桥x、z向载荷时间历程进行规范化处理，分别用峰谷值除以各自车型静满载时的垂向力fz，得到8.5t、4.5车型前桥载荷的相对动载系数-频次分布图。相对动载系数为：
[0078][0079]
其中fi为随时间变化的载荷峰谷值；fz为各自车型静满载时的垂向力。
[0080]
对比分析两种车型前桥载荷的冲击烈度，基于台架试验保守性原则选取更为危险的4.5t车型前桥载荷作为依据，构建2.4t车型前桥的相对动载系数载荷历程。
[0081]
图4是8.5t、4.5t车型载荷相对动载系数-频次分布图。
[0082]
图5是2.4t车型前桥相对动载系数载荷历程。
[0083]
如图4所示，相比于8.5t车型，4.5t车型前桥载荷的相对动载系数范围更大，相同动载系数的频次也更高，因此4.5t车型前桥载荷的冲击烈度更大，选取更为危险的4.5t车型前桥载荷作为依据，构建如图5所示的2.4t车型前桥的相对动载系数载荷历程。
[0084]
步骤3，对图5中构建的载荷历程进行左右侧载荷时域特性分析，对比左右两侧载荷的时域同步性。
[0085]
图6是左右侧载荷时域特性图。
[0086]
如图6所示，左右两侧载荷在时域上具有较好的同步性，进行台架试验时可实现两侧载荷历程的归一化。
[0087]
步骤5，对图5中构建的载荷历程进行轮间差异分析，对比不同方向、不同侧载荷的损伤贡献量，选取更为危险的一侧载荷进行加速谱编制，实现台架试验中左右侧载荷的归一化。
[0088]
本技术仅进行了一次加速谱编制，步骤5中对前桥载荷历程进行左右侧载荷时域特性分析及轮间差异分析的目的是为了确定出用于后续加速谱编制的载荷历程，并非直接进行加速谱编制。
[0089]
图7是右侧与左侧同方向载荷损伤对比图。
[0090]
图8是2.4t车型前桥x、z向载荷历程。
[0091]
如图7所示，右侧的x、z向载荷损伤贡献均大于左侧载荷，因此选取更为危险的右侧载荷历程进行加速谱的编制，确定如图8所示的载荷历程。
[0092]
步骤6，以xz平面为基准，进行fx-fz向载荷耦合损伤评估，在xz平面上，每间隔10
°
确定一个方向，共19个方向，在ncode中使用potentialdamage模块分别计算、对比载荷历程在各个方向上所产生的损伤值。
[0093]
图9是fx-fz耦合损伤分布图。
[0094]
如图9所示，最大损伤出现在与fz夹角为10
°
的方向上，其损伤值与fz向仅相差3％，因此可对多轴加载情形进行降维处理，台架试验时可单独加载x、z向载荷谱。
[0095]
步骤7，以步骤5确定的fx、fz向载荷历程为对象进行前桥耐久性快速试验载荷谱的编制，首先使用雨流计数法对fx、fz向载荷历程进行计数，得到各应力范围下的载荷循环次数，再运用miner线性累积损伤公式，计算各级载荷对应的损伤，编制五级载荷谱。各级载荷循环对应的损伤为：
[0096][0097]
其中ni为实际各级载荷循环次数；ni为各级载荷作用下的寿命。
[0098]
之后，依据损伤等效原则，将各级载荷向最高一级转移。
[0099]
图10是损伤值及五级载荷谱。
[0100]
如图10所示，依据损伤等效原则，可将上述载荷历程编制成五级载荷谱，将各级载荷向最高一级转移，一个试验场小循环等效于x向最高一级载荷等幅实验31次、z向最高一级载荷等幅实验11次；
[0101]
步骤8，基于步骤3的分析结论：轻型车的冲击烈度高于重型车，将步骤7获得的载
荷幅值提高10％，并乘上2.4t车型静满载时的垂向力fz,得到2.4t车型前桥耐久性台架试验载荷谱。
[0102]
以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。