一种组合路况下车辆结构疲劳损伤计算的当量系数法
【专利摘要】本发明公开了一种在组合路况条件下计算车辆结构疲劳损伤的当量系数法。第一步，测试车辆结构在选定的组合路况下的应变载荷并编制载荷谱；第二步，计算各路况条件下的车辆结构损伤值；第三步，根据损伤等效原则，以某一路况为基准，计算其他路况条件下车辆结构损伤的当量系数；第四步，利用当量系数，根据用户需要调整组合路况，并分析相应的车辆结构损伤。该方法基于既定的疲劳载荷试验数据，在进行汽车疲劳耐久性研究时，可方便、准确地确定各路面间疲劳损伤的当量关系；可根据用户使用要求和目标，在道路试验中进行里程重组；可预估出车辆结构的疲劳损伤值，便于进行疲劳损伤的对比分析。
【专利说明】一种组合路况下车辆结构疲劳损伤计算的当量系数法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆疲劳耐久性研究领域，尤其涉及一种用于表示组合路况作用下车辆结构疲劳损伤状况的方法。
【背景技术】
[0002]路面不平度激励直接引起车辆疲劳损伤，为确定真实路面激励对车辆疲劳耐久性的影响，通常在试验场各强化路面激励条件下进行车辆疲劳耐久性研究、进行实测载荷谱下的寿命预测。各主要车辆研发机构、大型汽车企业已高度重视，开展了许多车辆疲劳耐久方面的研究工作，主要集中在试验场载荷谱下的道路模拟实验，汽车疲劳耐久道路强化试验等研究。在车辆疲劳耐久研究中，道路载荷测试现已成为重要方法，对于产品初期方案设计、产品性能检验、结构优化验证、产品定型等具有直接的重要的指导作用。而车辆产品道路耐久性试验试验周期较长，试验目的比较单一，在产品改进优化设计后仍需不断重复试验，大大增加了试验成本，同时，每次所获得的强化路面下疲劳耐久试验数据，不能为汽车整车和零部件生产企业的不同用户需要而充分有效利用，为此，在车辆疲劳耐久性分析研究过程中，实现对疲劳耐久试验数据有效利用，即能节约大量试验成本，又可以方便进行满足不同用户需要、不同改进设计优劣的对比分析，具有十分重要工程意义和应用价值。
[0003]汽车厂家通常结合自身产品用途进行大量的疲劳耐久道路试验，试验通常选择综合路况进行，获得车辆结构的应力、加速度、位移等数据，可进一步确定车辆结构损伤，并进行寿命预估，也可为车辆结构进行室内台架试验提供激励谱，进而确定车辆产品的疲劳耐久性能。对于组合路况下载荷测试数据并未深入用于研究载荷谱对车辆结构损伤的潜在影响，使用目的单一，为方便对比分析不同路况条件对车辆结构损伤和疲劳寿命的影响规律，指导企业进行试验数据的充分有效利用，降低产品开发过程中的试验成本，本发明提出一种在组合路况条件下计算车辆结构疲劳损伤的当量系数法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:提供一种在组合路况作用下车辆结构疲劳损伤计算的方法，为基于不同道路条件的车辆结构疲劳损伤的对比分析提供一种方便、灵活、可靠的研究手段，为车辆疲劳耐久研究提供有效方法。
[0005]本发明的技术解决方案是:该方法首先是确定组合路况，进行此路况条件下的车辆结构载荷测试和编制载荷谱；其次是计算组合路况中各种路况条件下的车辆结构损伤；再次是根据损伤等效原则，以某一路况为基准，计算其他路况条件下车辆结构损伤的当量系数；最后是利用当量系数，根据用户需要调整组合路况，并分析相应的车辆结构损伤。
[0006]其中，该方法包括以下步骤:第一步，测试车辆结构在选定的组合路况下的应变载荷并编制载荷谱；第二步，计算各路况条件下的车辆结构损伤值；第三步，根据损伤等效原贝U，以某一路况为基准，计算其他路况条件下车辆结构损伤的当量系数；第四步，利用当量系数，根据用户需要调整组合路况，并分析相应的车辆结构损伤。[0007]其中，该方法的具体步骤如下:
[0008]第一步:测试车辆结构在选定的组合路况下的应变载荷并编制载荷谱
[0009](I)确定组合路况，选择三种及以上的路面等级较低的强化路组合；
[0010](2)结构载荷测试，对车辆重要结构的损伤危险点进行载荷测试；
[0011](3)编制载荷谱，应用雨流计数法对各单一路况作用下车辆结构载荷分别进行计数统计。
[0012]第二步:计算各路况条件下的车辆结构损伤值
[0013]应用glyphworks软件编制疲劳损伤计算流程,根据车辆结构材料的S_N特性,计算出每种路况作用下车辆结构的疲劳损伤。
[0014]第三步:根据损伤等效原则，以某一路况为基准，计算其他路况条件下车辆结构损伤的当量系数
[0015](1)假设在第j种路面下产生的疲劳损伤与第i种路面下产生的损伤相等(即疲劳损伤等效)，即有式(I)的关系成立，
【权利要求】
1.一种在组合路况条件下计算车辆结构疲劳损伤的当量系数法，其特征在于利用损伤等效原则，求取组合路况条件下各路况间的车辆结构损伤的当量系数，并利用该系数进行疲劳试验组合路况调整及其对应的结构损伤对比分析，该方法包含以下具体步骤: 第一步:测试车辆结构在选定的组合路况下的应变载荷并编制载荷谱 (1)确定组合路况，选择三种及以上的路面等级较低的强化路组合； (2)结构载荷测试，对车辆重要结构的损伤危险点进行载荷测试； (3)编制载荷谱，应用雨流计数法对各单一路况作用下车辆结构载荷分别进行计数统计。 第二步:计算各路况条件下的车辆结构损伤值 应用glyphworks软件编制疲劳损伤计算流程,根据车辆结构材料的S-N特性,计算出每种路况作用下车辆结构的疲劳损伤。 第三步:根据损伤等效原则，以某一路况为基准，计算其他路况条件下车辆结构损伤的当量系数 (1)假设在第j种路面下产生的疲劳损伤与第i种路面下产生的损伤相等(即疲劳损伤等效)，即有式(I)的 关系成立， xj xy —=— 式⑴ yj 少,.式中，Xj表示第j种路面里程、Xij表示第i种路面相对于第j种路面损伤相等时的当量里程，Yj表示\里程作用产生的疲劳损伤量，Yi表示第i种路面Xi里程作用产生的疲劳损伤量； (2)计算任一路况条件下车辆结构疲劳损伤相对于某一关注路况条件下疲劳损伤的当量里程，即通过式(I)进行计算求得:
少,.X.x'j =-- 式⑵
-yJ 由式(2)可知，Xi与Xij是当量的，即Xij是对第i种路面里程Xi的当量里程； (3)计算任一路况条件下车辆结构疲劳损伤相对于某一关注路况条件下疲劳损伤的当量系数a i」，由式(2)可进一步求得当量系数a iJ；即式(3)，
Xij aij=— 式⑶
Xi 第四步:利用当量系数，根据用户需要调整组合路况，并分析相应的车辆结构损伤 (1)根据汽车企业或用户需要，选定试验里程Xi与试验组合路况条件(包括路况种类j及其权重比例HI」)； (2)利用第三步中计算的各路面的当量系数，确定各类路况试验里程Xj；Xj由式(4)计算求得，
Xi _ m i
X式⑷
ciIj (3)计算分析目标路况下的总损伤D，可通过求取每种路况(第j种路况)的疲劳损伤Dj求得，即有式(5)
D=SDjDJ =yj/xi*XJ 式（5）由此，计算用户目标路况下 的车辆结构疲劳损伤。
【文档编号】G06F19/00GK103902820SQ201410112414
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月22日 优先权日:2014年3月22日
【发明者】刘永臣, 孙丽 申请人:淮阴工学院