板簧试验方法、装置、电子设备和计算机可读介质与流程

本发明涉及板簧试验技术领域，尤其是涉及一种板簧试验方法、装置、电子设备和计算机可读介质。

背景技术：

钢板弹簧悬架系统是商用车悬架系统中应用最广泛的悬架系统，承担了承载、导向和减震等多方面的功能，对整车的技术性能和安全性能至关重要。

通过对车辆行驶过程中板簧位置载荷信号分析，70％～90％载荷低于板簧材料疲劳极限，通常在加载过程进行忽略。但是，该部分载荷会造成板簧片间、或板簧与垫片间的微动磨损。微动磨损是指由于接触表面间由于低幅值振动造成，接触表面间出现小幅相对滑移，微动磨损的存在会使板簧的寿命下降30％～80％。

但是，在现有技术中，汽车板簧试验通常是按行业标准进行等幅或载荷谱的耐久试验等。这种试验方法的试验载荷、失效模式等与实际情况的相关性较差，难以获得真实的汽车板簧疲劳寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种板簧试验方法、装置、电子设备和计算机可读介质，能够在试验时真实再现板簧实际使用中所承受的载荷状态和产生的实效模式，得到真实的寿命结果。

第一方面，本发明提供的一种板簧试验方法，包括：

获取汽车板簧在使用工况下的目标载荷信号；

将所述目标载荷信号转换成多组块谱目标信号；其中，所述块谱目标信号包括大于疲劳极限载荷信号对应的第一类块谱目标信号和小于疲劳极限的微动磨损载荷信号对应的第二类块谱目标信号；

通过汽车板簧试验和所述块谱目标信号确定加载信号；

根据所述块谱目标信号、所述加载信号和板簧预设寿命编制循环信号；所述循环信号用于加载在板簧试验系统进行板簧试验。

在可选的实施方式中，将所述目标载荷信号转换成多组块谱目标信号；其中，所述块谱目标信号包括大于疲劳极限载荷信号对应的第一类块谱信号和小于疲劳极限的微动磨损载荷信号对应的第二类块谱信号，包括：

将所述疲劳极限载荷信号整理为至少一组第一类块谱信号，将所述微动磨损载荷信号按累计pv值等效模式整理为至少一组第二类块谱信号。

在可选的实施方式中，所述第一类块谱信号基于损伤等效进行转化。

在可选的实施方式中，所述第二类块谱信号基于累积pv值等效模式原理，其中，pv值为速度与载荷乘积的形式，pv值等效为目标载荷信号中低于疲劳极限载荷与速度乘积累加之和与第二类块谱信号的pv累加和等效。

在可选的实施方式中，通过汽车板簧试验和所述块谱目标信号确定加载信号，包括：

采用白噪声块谱信号驱动汽车板簧试验系统，得到汽车板簧的响应信号；

根据所述响应信号和所述白噪声块谱信号确定频响函数和传递函数；

通过所述块谱目标信号、所述频响函数和所述传递函数逐步迭代确定加载信号。

第二方面，本发明提供的一种板簧试验装置，包括：

获取模块，用于获取汽车板簧在使用工况下的目标载荷信号；

转换模块，用于将所述目标载荷信号转换成多组块谱目标信号；其中，所述块谱目标信号包括大于疲劳极限载荷信号对应的第一类块谱目标信号和小于疲劳极限的微动磨损载荷信号对应的第二类块谱目标信号；

确定模块，用于通过汽车板簧试验和所述块谱目标信号确定加载信号；

编制模块，用于根据所述块谱目标信号、所述加载信号和板簧预设寿命编制循环信号；所述循环信号用于加载在板簧试验系统进行板簧试验。

在可选的实施方式中，转换模块包括：

将所述疲劳极限载荷信号整理为至少一组第一类块谱信号，将所述微动磨损载荷信号按累计pv值等效模式整理为至少一组第二类块谱信号。

在可选的实施方式中，所述第二类块谱信号基于累积pv值等效模式原理，其中，pv值为速度与载荷乘积的形式，pv值等效为目标载荷信号中低于疲劳极限载荷与速度乘积累加之和与第二类块谱信号的pv累加和等效。

第三方面，实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述前述实施方式任一项所述的方法的步骤。

第四方面，实施例提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行所述前述实施方式任一项所述方法。

本发明提供的板簧试验方法、装置、电子设备和计算机可读介质，通过获取使用工况下的汽车板簧的目标载荷信号，将目标载荷信号转换成多组块谱目标信号；然后通过进行板簧试验，结合多组块谱目标信号确定加载信号，从而根据块谱目标信号、所述加载信号和板簧预设寿命编制循环信号。由于在将目标载荷信号转换为多组块谱目标信号时，将块谱目标信号包括大于疲劳极限载荷信号对应的第一类块谱目标信号和小于疲劳极限的微动磨损载荷信号对应的第二类块谱目标信号，这样多组块谱目标信号考虑了低于疲劳极限的载荷造成的微动磨损或微动疲劳的情况，使得采用在此基础上得到的循环编制信号进行的疲劳试验，更加贴近真实情况，真实再现板簧实际使用中所承受的载荷状态和产生的实效模式，得到真实的寿命结果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的板簧试验方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的板簧试验方法的信号处理示意图；

图3为本发明实施例提供的板簧试验装置的原理图；

图4为本发明实施例提供的电子设备的原理图。

图标：31-获取模块；32-转换模块；33-确定模块；34-编制模块；400-电子设备；401-通信接口；402-处理器；403-存储器；404-总线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

钢板弹簧悬架系统是商用车悬架系统中应用最广泛的悬架系统，承担了承载、导向和减震等多方面的功能,对整车的技术性能和安全性能至关重要。

但是，在现有技术中，汽车板簧试验通常是按行业标准进行等幅或载荷谱的耐久试验等。这种试验方法的试验载荷、失效模式等与实际情况的相关性较差，难以获得真实的汽车板簧疲劳寿命。并且，现有技术中的汽车板簧试验装置调节困难，仅适用于尺寸、类型相近的板簧，适用范围较小。

并且，采用等幅值加载失效模式与实际情况相关性差，采用载荷谱加载，失效模式相关性有提高，但是解耦控制困难。

如发明专利201410127747.3、201610401914.8提供了两种试验方法，在试验加载方面可以采用等幅值加载或对载荷谱采集信号处理成较大信号进行加速加载。该方法可以施加三向载荷，在板簧耐久性能测试方面具有较大进步，但是目前所有方法都采用忽略小载荷部分以获得试验加速，但是这种方法存在明显理论缺陷，失效模式无法与实际情况相关性差。

通过对车辆行驶过程中板簧位置载荷信号分析，70％～90％载荷低于板簧材料疲劳极限，通常在加载过程进行忽略。但是，该部分载荷会造成板簧片间、或板簧与垫片间的微动磨损。微动磨损是指由于接触表面间由于低幅值振动造成，接触表面间出现小幅相对滑移，微动磨损的存在会使板簧的寿命下降30％～80％。

基于此，本发明提供一种板簧试验方法、装置、电子设备和计算机可读介质，系统的考虑板簧使用过程中工况特点及失效模式，能够在试验时真实再现板簧实际使用中所承受的载荷状态和产生的实效模式，得到真实的寿命结果；下面通过实施例对本发明进行详细阐述。

参照图1，本实施例提供的一种板簧试验方法，包括如下步骤：

s110，获取汽车板簧在使用工况下的目标载荷信号；

在本步骤中，在汽车板簧上安装第一传感器，采集车辆在使用工况下第一传感器的输出信号，对第一传感器的输出信号进行进行重新采样及低通滤波处理，得到目标载荷信号。

s120，将目标载荷信号转换成多组块谱目标信号，块谱目标信号包括大于疲劳极限载荷信号对应的第一类块谱目标信号和小于疲劳极限的微动磨损载荷信号对应的第二类块谱目标信号；

在本步骤中，首先，根据疲劳损伤等效原理，将目标载荷信号整理成多组较大块谱目标信号即第一类块谱目标信号；例如，可以选择疲劳极限载荷、0.8倍疲劳极限载荷、0.6倍疲劳极限载荷。其次，将低于疲劳极限部分载荷进行数据处理，并以疲劳极限或小于疲劳极限载荷组合的为目标载荷信号，确定该目标载荷信号对应的第二类块谱目标信号；例如，按照累计pv值等效模式原理整理为多组块谱目标加载信号。优选地，块谱目标信号的数量为3～5组。

s130，通过汽车板簧试验和块谱目标信号确定加载信号；

在本步骤中，搭建汽车板簧试验系统，将汽车板簧以及第一传感器安装到汽车板簧试验系统中；同时，在安装时，汽车板簧的装夹方式与在汽车上的装夹方式保持一致。

本步骤通过汽车板簧试验确定频响函数和传递函数，再根据频响函数、传递函数和块谱目标信号确定加载信号。

s140，根据块谱目标信号、加载信号和板簧预设寿命编制循环信号；循环信号用于加载在板簧试验系统进行板簧试验。

根据步骤s120确定的块谱目标信号，步骤s130确定的加载信号，结合汽车试验系统，并结合板簧预设寿命编制循环信号。将编制好的循环信号加载到汽车板簧试验系统进行耐久试验，模拟板簧所承受的真实的载荷状态以及产生的失效模式。

本实施例通过将目标载荷信号转换成由多个块谱目标信号，其中块谱目标信号包括大于疲劳极限载荷信号对应的第一类块谱目标信号和小于疲劳极限的微动磨损载荷信号对应的第二类块谱目标信号；从而考虑了板簧使用过程中的工况特点和失效模式，在将基于目标信号的循环信号加载到汽车板簧试验系统时，能够更加真实的再现板簧使用时所承受的载荷状态以及产生的失效模式，从而使得得到的寿命结果更加的真实可靠。另外，由于将真实的目标载荷信号转换为多组块谱目标信号组合的方式进行加载，从而不容易产生耦合，方便控制，易于实现。

进一步地，上述实施例的步骤s120包括如下步骤：

将疲劳极限载荷信号整理为至少一组第一类块谱信号，将微动磨损载荷信号按累计pv值等效模式整理为至少一组第二类块谱信号。

具体地，本实施例中，pv值是指将微动磨损载荷信号划分为一组或多组信号，将每组信号整理成速度与载荷乘积的形式，得到每组信号对应的pv值。

进一步地，第一类块谱信号基于损伤等效进行转化。

具体地，损伤等效是指将大于疲劳极限载荷整理成一组或多组大的块谱信号，一组或多组块谱信号即第一类块谱目标信号。

进一步地，第二类块谱信号基于累积pv值等效模式原理，其中，pv值为速度与载荷乘积的形式，pv值等效为目标载荷信号中小于疲劳极限载荷与速度乘积累加之和与第二类块谱信号的pv值累加和等效。

具体地，pv值等效是针对的小于疲劳极限载荷，即将小于疲劳极限载荷与速度相乘的累加和作为pv值，再将该pv值等效为一组或多组第二类块谱信号。

可选地，通过汽车板簧试验和块谱目标信号确定加载信号，包括：

采用白噪声块谱信号驱动汽车板簧试验系统，得到汽车板簧的响应信号；

根据响应信号和白噪声块谱信号确定频响函数和传递函数；

通过块谱目标信号、频响函数和传递函数逐步迭代确定加载信号。

在这里，白噪声块谱信号是随机生成的，可以根据目标载荷信号与传递函数的卷积确定加载信号，也可以通过软件计算迭代获得。具体迭代方法为：

根据传递函数和目标载荷信号通过卷积运算得到第一驱动信号；

参照图2，本实施例逐步迭代的原理是：向汽车板簧试验系统加载第一驱动信号，得到第一反馈信号；计算第一反馈信号与块谱目标信号之间的第一误差，判断第一误差是否在接受范围内；如果第一误差在接受范围内则将第一驱动信号作为响应信号，否则对第一驱动信号进行修改，得到第二驱动信号；

将第二驱动信号加载到汽车板簧试验系统，得到第二反馈信号；计算第二反馈信号与块谱目标信号之间的第二误差；并判断第二误差是否在接受范围内；如果第二误差在接受范围内，则将第二驱动信号作为响应信号，否则，对第二误差进行修正，得到第三驱动信号；

重复上一步骤，直到得到的响应信号与目标信号的误差在接受范围内为止。

本实施例的原理是：首先，在进行整车工况试验时，通过第一传感器采集传感器信号，并进行预处理得到目标载荷信号；将目标载荷信号整理成3～5组块谱目标信号。然后，用白噪声块谱信号驱动汽车板簧试验系统，得到响应信号，并计算出频响函数和传递函数；基于块谱目标信号、频响函数和传递函数获得加载信号。最后，根据块谱目标信号、汽车板簧试验系统、获取的加载信号，以及板簧预设寿命编制循环信号，进行加载。

本实施例在考虑大于疲劳极限载荷造成的疲劳损伤的同时，还考虑到低于疲劳极限的载荷造成的微动磨损或微动疲劳，使得试验中的失效模式与实际基本一致；本实施例还基于累积pv值等效方式进行加载载荷的获取，从而采用块谱目标信号及其组合的方式进行加载，从而不容易产生耦合，方便控制，易于实现。

参照图3，本发明提供的一种板簧试验装置，包括：

获取模块31，用于获取汽车板簧在使用工况下的目标载荷信号；

转换模块32，用于将目标载荷信号转换成多组块谱目标信号；其中，块谱目标信号包括大于疲劳极限载荷信号对应的第一类块谱目标信号和小于疲劳极限的微动磨损载荷信号对应的第二类块谱目标信号；

确定模块33，用于通过汽车板簧试验和块谱目标信号确定加载信号；

编制模块34，用于根据块谱目标信号、加载信号和板簧预设寿命编制循环信号；循环信号用于加载在板簧试验系统进行板簧试验。

可选地，转换模块32包括：

将疲劳极限载荷信号整理为至少一组第一类块谱信号，将微动磨损载荷信号按累计pv值等效模式整理为至少一组第二类块谱信号。

优选地，第一类块谱信号基于损伤等效进行转化。

优选地，第二类块谱信号基于累积pv值等效模式原理，其中，pv值为速度与载荷乘积的形式，pv值等效为目标载荷信号中低于疲劳极限载荷与速度乘积累加之和与第二类块谱信号的pv累加和等效。

进一步地，确定模块33包括：

试验模块，用于采用白噪声块谱信号驱动汽车板簧试验系统，得到汽车板簧的响应信号；

第一计算模块，用于根据响应信号和白噪声块谱信号确定频响函数和传递函数；

第二计算模块，用于根据块谱目标信号、频响函数和传递函数确定加载信号。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。本发明实施例提供的板簧试验装置，与上述实施例提供的板簧试验方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

参见图4，本发明实施例还提供了一种电子设备400，包括通信接口401、处理器402、存储器403以及总线404，处理器402、通信接口401和存储器403通过总线404连接；上述存储器403用于存储支持处理器402执行上述板簧试验方法的计算机程序，上述处理器402被配置为用于执行该存储器403中存储的程序。

可选地，本发明实施例还提供一种具有处理器402可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器402执行如上述实施例中的板簧试验方法。

本发明实施例所提供的板簧试验方法、装置以及计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。