一种载荷采集方法及装置与流程
本发明涉及汽车测试技术领域，更具体地说，涉及一种载荷采集方法及装置。
背景技术：
在整车开发过程中，零部件的载荷常用于车辆零件强度、疲劳、振动噪声分析的分析与评估。
现阶段，为获得零部件的载荷，通常先打断零部件，再将力传感器安装在零部件中间来采集。但这种方式，必须破坏零部件本身，这就使载荷存在一定失真问题，且需要制作复杂的连接装置用于连接力传感器和零部件。
技术实现要素：
有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种载荷采集方法及装置。技术方案如下：
一种载荷采集方法，所述方法包括：
确定待测零部件的应变片安装位置；
通过将贴有应变片的所述待测零部件安装于标准测力机中进行标定，计算力与应变的转换矩阵；其中，所述应变片按照所述应变片安装位置贴于所述待测零部件上；
测量所述应变片在目标车辆处于运行工况时的目标应变量；其中，贴有所述应变片的所述待测零部件预先安装于车辆上；
根据所述目标应变量和所述转换矩阵计算所述待测零部件的载荷。
优选的，所述确定待测零部件的应变片安装位置，包括：
选取待测零部件上应变灵敏度符合指定条件的位置作为应变片安装位置。
优选的，所述通过将贴有应变片的所述待测零部件安装于标准测力机中进行标定，计算力与应变的转换矩阵，包括：
通过标准测力机向贴有应变片的所述待测零部件施加至少一个方向的目标力；
测量所述应变片在每个方向的所述目标力作用下产生的应变量；
根据每个方向的所述目标力以及对应的所述应变量计算所述待测零部件在每个方向的单位力应变；
利用所述至少一个方向的所述单位力应变确定力与应变的转换矩阵。
优选的，所述方法还包括：
基于所述载荷生成载荷谱。
一种载荷采集装置，所述装置包括：
确定模块，用于确定待测零部件的应变片安装位置；
第一计算模块，用于通过将贴有应变片的所述待测零部件安装于标准测力机中进行标定，计算力与应变的转换矩阵；其中，所述应变片按照所述应变片安装位置贴于所述待测零部件上；
测量模块，用于测量所述应变片在目标车辆处于运行工况时的目标应变量；其中，贴有所述应变片的所述待测零部件预先安装于车辆上；
第二计算模块，用于根据所述目标应变量和所述转换矩阵计算所述待测零部件的载荷。
优选的，所述确定模块，具体用于：
选取待测零部件上应变灵敏度符合指定条件的位置作为应变片安装位置。
优选的，所述第一计算模块，具体用于：
通过标准测力机向贴有应变片的所述待测零部件施加至少一个方向的目标力；测量所述应变片在每个方向的所述目标力作用下产生的应变量；根据每个方向的所述目标力以及对应的所述应变量计算所述待测零部件在每个方向的单位力应变；利用所述至少一个方向的所述单位力应变确定力与应变的转换矩阵。
优选的，所述装置还包括：
生成模块，用于基于所述载荷生成载荷谱。
以上本发明提供的载荷采集方法及装置，可以将应变片按照确定的应变片安装位置贴于待测零部件上，并通过标准测力机标定计算力与应变的转换矩阵，最后结合应变片在目标车辆运行时的目标应变量来计算待测零部件的载荷。基于本发明无需破坏零部件本身或者改制零件即可采集零部件的载荷，避免失真，提高精准性和经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的载荷采集方法的方法流程图；
图2为待测零部件示例；
图3为笛卡尔正交坐标系示意图；
图4为本发明实施例提供的载荷采集方法的部分方法流程图；
图5为本发明实施例提供的载荷采集方法的另一方法流程图；
图6为本发明实施例提供的载荷采集装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的载荷采集装置的另一结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种载荷采集方法，该方法的方法流程图如图1所示，包括如下步骤：
s10，确定待测零部件的应变片安装位置。
在执行步骤s10的过程中，可以由用户预先指定应变片在待测零部件上的安装位置，即应变片安装位置。本实施例中，为精准采集待测零部件应变信号，还可以通过cae分析选取待测零部件上应变灵敏度符合指定条件的位置作为应变片安装位置。
具体的，如图2所示的待测零部件，待测零部件的螺栓中点，即标号1处作为载荷加载点，通过在该载荷加载点施加至少一个方向的单位力，从而获取待测零部件支架各处总的应变，选取应变相对较大的位置，例如图2中标号10、11、12和13的位置作为应变片安装位置。实际应用中，可以选取应变超过一定阈值的位置，还可以选取一定数量的应变最大的位置等等，本实施例对此不做限定。
需要说明的是，在确定应变片安装位置时载荷加载点施加的单位力的至少一个方向与以下计算力与应变的转换矩阵时待测零部件施加的单位力/目标力的至少一个方向，两者可以完全相同，也可以完全不同，还可以部分相同，本实施例对此不做限定，可以结合实际需要进行设置。
s20，通过将贴有应变片的待测零部件安装于标准测力机中进行标定，计算力与应变的转换矩阵；其中，应变片按照应变片安装位置贴于待测零部件上。
在执行步骤s20的过程中，按照步骤s10确定的应变片安装位置在待测零部件上贴n个应变片，并将贴有n个应变片的待测零部件安装到标准测力机中。通过标准测力机向待测零部件施加至少一个方向的单位力，并将应变片在每个方向的单位力作用下产生的应变量来作为单位力应变，也就是单位力作用下的应变量。
需要说明的是，上述至少一个方向可以为笛卡尔正交坐标系的方向。如图3所示的笛卡尔正交坐标系示意图，该笛卡尔坐标系包括六个方向，具体有三个平动方向x、y和z和三个转动方向rx、ry和rz。因此，本实施例中至少一个方向为上述六个方向中的任意一个。
此外，可以理解的是，上述笛卡尔正交坐标系仅为方向举例，对于未列举到的其他方向，也在本申请保护范围内。
以下以至少一个方向为笛卡尔正交坐标系的三个平动方向x、y和z为例，进行说明：
假设应变片在x方向单位力作用下产生的应变量为
其中，εi1表示第i个应变片在x方向单位力作用下产生的应变量，εi2表示第i个应变片在y方向单位力作用下产生的应变量，εi3表示第i个应变片在z方向单位力作用下产生的应变量。
最后，确定力与应变的转换矩阵即为h＝(εt·ε)-1·εt。
具体实现过程中，由于输出标准的单位力难度大、且单位力产生的应变有限易致应变片的应变量测量误差大，为提高测量准确性，步骤s20“通过将贴有应变片的待测零部件安装于标准测力机中进行标定计算力与应变的转换矩阵”可以采用如下步骤，部分方法流程图如图4所示：
s201，通过标准测力机向贴有应变片的待测零部件施加至少一个方向的目标力。
在执行步骤s201的过程中，按照步骤s10确定的应变片安装位置在待测零部件上贴n个应变片，并将贴有n个应变片的待测零部件安装到标准测力机中，通过标准测力机向待测零部件施加至少一个方向的目标力。其中，目标力的大小为单位的多倍。
此外，本实施例中，为提高转换矩阵的精度，可以近尽可能多的设置施加目标力的方向。参见图3所示的笛卡尔正交坐标系，可以将至少一个方向设置为笛卡尔正交坐标系的六个方向—三个平动方向x、y和z和三个转动方向rx、ry和rz。
为方便理解，以笛卡尔正交坐标系的六个方向为例进行说明。
三个平动方向x、y和z和三个转动方向rx、ry和rz的目标力分别为fx、fy、fz、frx、fry和frz。
s202，测量应变片在每个方向的目标力作用下产生的应变量。
为方便理解，继续以笛卡尔正交坐标系的六个方向为例进行说明：
x方向的目标力fx对应产生的应变量为
s203，根据每个方向的目标力以及对应的应变量计算待测零部件在每个方向的单位力应变。
在执行步骤s203的过程中，可以将一个方向的应变量与该方向的目标力的比值作为单位力应变。
为方便理解，继续以笛卡尔正交坐标系的六个方向为例进行说明：
x方向目标力fx对应的单位力应变为
s204，利用至少一个方向的单位力应变确定力与应变的转换矩阵。
为方便理解，继续以笛卡尔正交坐标系的六个方向为例进行说明：
六个方向的单位力应变为
s30，测量应变片在目标车辆处于运行工况时的目标应变量；其中，贴有应变片的待测零部件预先安装于车辆上。
在执行步骤s30的过程中，按照步骤s10确定的应变片安装位置在待测零部件上安装n个应变片，进而将该待测零部件安装于车辆上，采集目标车辆运行时n个应变片的目标应变量
s40，根据目标应变量和转换矩阵计算待测零部件的载荷。
在执行步骤s40的过程中，待测零部件的载荷为f＝h·e。
在其他一些实施例中，为向用户展示载荷，在图1所示载荷采集方法的基础上，还可以包括如下步骤，此时载荷采集方法的方法流程图如图5所示：
s50，基于载荷生成载荷谱。
在执行步骤s50的过程中，记录各个时刻采集到的载荷，进而生成以时间为横轴、以载荷为纵轴的载荷谱，并展示于用户终端。
本发明实施例提供的载荷采集方法，可以将应变片按照确定的应变片安装位置贴于待测零部件上，并通过标准测力机标定计算力与应变的转换矩阵，最后结合应变片在目标车辆运行时的目标应变量来计算待测零部件的载荷。基于本发明无需破坏零部件本身或者改制零件即可采集零部件的载荷，避免失真，提高精准性和经济性。
基于上述实施例提供的载荷采集方法，本发明实施例则对应提供执行上述载荷采集方法的装置，该装置的结构示意图如图6所示，包括：
确定模块10，用于确定待测零部件的应变片安装位置；
第一计算模块20，用于通过将贴有应变片的待测零部件安装于标准测力机中进行标定，计算力与应变的转换矩阵；其中，应变片按照应变片安装位置贴于待测零部件上；
测量模块30，用于测量应变片在目标车辆处于运行工况时的目标应变量；其中，贴有应变片的待测零部件预先安装于车辆上；
第二计算模块40，用于根据目标应变量和转换矩阵计算待测零部件的载荷。
可选的，确定模块10，具体用于：
选取待测零部件上应变灵敏度符合指定条件的位置作为应变片安装位置。
可选的，第一计算模块20，具体用于：
通过标准测力机向贴有应变片的待测零部件施加至少一个方向的目标力；测量应变片在每个方向的目标力作用下产生的应变量；根据每个方向的目标力以及对应的应变量计算待测零部件在每个方向的单位力应变；利用至少一个方向的单位力应变确定力与应变的转换矩阵。
可选的，如图7所示，上述装置还包括：
生成模块50，用于基于载荷生成载荷谱。
本发明提供的载荷采集装置，可以将应变片按照确定的应变片安装位置贴于待测零部件上，并通过标准测力机标定计算力与应变的转换矩阵，最后结合应变片在目标车辆运行时的目标应变量来计算待测零部件的载荷。基于本发明无需破坏零部件本身或者改制零件即可采集零部件的载荷，避免失真，提高精准性和经济性。
以上对本发明所提供的一种载荷采集方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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