一种表征组合路况作用下车辆结构疲劳损伤的网状图法
【专利摘要】本发明公开了一种在组合路况下表征车辆结构疲劳损伤的网状图法。第一步，确定组合路况，进行测试和编制车辆结构载荷谱；第二步，计算各路况作用下车辆结构的疲劳损伤和总损伤；第三步，计算各路况作用下车辆结构损伤密度和在总损伤中的权重；第四步，将各路况作用下的车辆结构损伤密度和权重分别作为圆半径和圆心角，绘制网状图。该网状图的封闭面积即表示了车辆结构在组合路况下的疲劳损伤。为车辆结构疲劳损伤的准确对比分析、道路试验规范的有效调整等提供一种方便可靠的研究手段，为车辆疲劳耐久研究提供一种有效方法。
【专利说明】一种表征组合路况作用下车辆结构疲劳损伤的网状图法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆结构疲劳损伤研究领域，尤其涉及一种用于确定在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]路面不平度激励对车辆性能产生直接影响，为确定真实路面激励对车辆疲劳耐久性的影响，在试验场各强化路面激励条件下的车辆结构疲劳损伤研究以及实测载荷谱下的寿命预测，已受到主要车辆研发机构、大型汽车企业的高度重视，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，汽车疲劳耐久强化试验等研究。对于车辆结构件的疲劳损伤评估，目前主要有两种方法:一种是数值仿真法，主要结合有限元与疲劳理论进行结构的疲劳寿命预测，多用于结构改进或定型分析；一种是试验方法，多用于产品的定型或验证，试验周期长，以上方法都不能充分有效利用汽车整车和零部件生产企业所进行的强化路面下疲劳耐久试验数据，在产品开发、改进优化过程中仍需不断重复试验，大大增加了试验成本，为此，实现对疲劳耐久试验数据有效利用十分必要，而且具有十分重要工程应用价值。
[0003]目前，车辆工程领域，许多厂家都在结合自身产品进行大量的疲劳耐久试验，获得了大量的载荷谱数据。特别是试验场强化路面车辆载荷谱，主要用来产品定型、耐久分析，以及提供疲劳耐久台架试验的加载谱。对于载荷测试数据主要是直接用于以上单一试验目的，并未深入研究载荷谱对车辆结构损伤的潜在影响，以便清晰对比不同强化路况里程、不同作用顺序对车辆结构损伤和疲劳寿命的影响规律，从而指导企业进行试验方案修正和试验规范调整，提闻试验效率和广品开发质量。
[0004]对于不同汽车企业来讲，为了在不重复进行道路载荷测试情况下考查试验场不同强化道路对车辆结构的疲劳损伤、有效调整试验场不同强化道路试验规范，本发明提出一种表征组合路况作用下车辆结构疲劳损伤的网状图法。
【发明内容】
[0005]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的表示方法，为车辆结构疲劳损伤的准确分析、道路试验规范的有效调整等提供一种方便可靠的研究手段，为车辆疲劳耐久研究提供有效方法。
[0006]本发明的技术解决方案是:该方法首先是确定组合路况，进行测试和编制车辆结构载荷谱；其次是计算各路况作用下车辆结构损伤和总损伤；再次是计算各路况作用下的车辆结构损伤密度和在总损伤中的权重；最后是将各路况作用下的损伤密度和权重分别作为圆半径和圆心角，绘制网状图。该网状图的封闭面积即表示了车辆结构在组合路况下的疲劳损伤。
[0007]其中，该方法包括以下步骤:第一步，车辆结构在组合路况下应变载荷测试和编制载荷谱；第二步，计算各路况作用下车辆结构损伤和总损伤；第三步，计算各路况作用下车辆结构损伤密度和在总损伤中的权重；第四步，绘制网状图。方案流程如图1所示。
[0008]其中，该方法的具体步骤如下:
[0009]第一步:车辆结构在组合路况作用下应变载荷测试和编制载荷谱
[0010](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；
[0011](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；
[0012](3)编制载荷谱，应用雨流法对各单一路况和组合路况作用下车辆结构载荷分别进行计数统计。
[0013]第二步:计算各路况作用下车辆结构损伤和总损伤
[0014]应用glyphworks软件计算每种路况作用下车辆结构的疲劳损伤和在组合路况下的总疲劳损伤；
[0015]第三步:计算各路况作用下车辆结构损伤密度和在总损伤中的权重
[0016](I)计算每种路况作用下车辆结构的损伤密度值，其值为疲劳损伤值与该路况里程的比值；
[0017](2)计算每种路况作用下车辆结构疲劳损伤在总损伤中的权重值，其值为每种路况车辆结构损伤值与总损伤值的比值；
[0018](3)对损伤密度进行百分制计分，根据损伤密度的实际大小进行百分区域值划分，通过向上取整，确定出各路面下产生的损伤密度的分值。
[0019]第四步:绘制网状图
[0020](I)绘制合适大小的单位圆；
[0021](2)按各路况作用顺序，以顺次确定圆心角，其大小与各路况损伤权重相等，绘制出各半径；
[0022](3)在相应的半径上，选取各路况作用下车辆结构损伤密度的分值点，半径由内而外为O?100分；
[0023](4)顺次连接各点，形成封闭面积，其大小即表示该组合路况作用下车辆结构的疲劳损伤。
[0024]本发明的优点是:表达车辆结构损伤状况非常清晰、明确；根据用户需要，改变权重值可明确对比出不同路况对车辆结构损伤的影响程度；通过改变路况作用顺序，可清晰验证不同路况作用顺序对车辆结构疲劳损伤的影响，与结构疲劳损伤与载荷作用顺序相关的疲劳损伤理论相一致。为车辆结构疲劳损伤对比分析、疲劳耐久试验规范调整、车辆产品结构优化等提供了一种简单、准确、实用的方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明方法的方案流程示意图。
[0026]图2是本发明的控制臂危险点结构图。
[0027]图3是本发明的控制臂组合路况下雨流计数结果直方图。
[0028]图4是本发明的表示控制臂损伤的网状图。
[0029]图中:1、2、3、4、5、6、7、8分别为扭曲路乙、石块路丙、石块路乙、卵石路乙、砂石
路、搓板路乙、长波路、一般公路等8种路况。【具体实施方式】
[0030]下面结合具体实施例进一步详细说明本发明的技术解决方案，实施例不应理解为是对技术解决方案的限制。
[0031]实施例1:以某车控制臂在试验场强化组合路况下的疲劳损伤分析为例进行说明。
[0032]第一步:车辆控制臂在试验场强化组合路况下应变载荷测试与编制载荷谱
[0033](I)确定组合路况，选择交通部公路试验场强化路面，如表1所示；
[0034]表1试验场载荷测试方案
【权利要求】
1.一种表征组合路况作用下车辆结构疲劳损伤的网状图法，其特征在于用网状图的圆心角表示各路况作用下的车辆结构损伤的权重值，圆半径长度表示各路况作用下的车辆结构损伤密度值，形成封闭面积表示组合路况作用下的车辆结构疲劳损伤，该方法包含以下具体步骤: 第一步:车辆结构在组合路况作用下应变载荷测试和编制载荷谱 (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，应用雨流法对各单一路况和组合路况作用下车辆结构载荷分别进行计数统计。 第二步:计算各路况作用下车辆结构损伤和总损伤 应用glyphworks软件计算每种路况作用下车辆结构的疲劳损伤和在组合路况下的总疲劳损伤； 第三步:计算各路况作用下车辆结构损伤密度和在总损伤中的权重 (1)计算每种路况作用下车辆结构的损伤密度值，其值为疲劳损伤值与该路况里程的比值； (2)计算每种路况作用下车辆结构疲劳损伤在总损伤中的权重值，其值为每种路况车辆结构损伤值与总损伤值的比值； (3)对损伤密度进行百分制计分，根据损伤密度的实际大小进行百分区域值划分，通过向上取整，确定出各路面下产生的损伤密度的分值。 第四步:绘制网状图 (1)绘制合适大小的单位圆； (2)按各路况作用顺序，以顺次确定圆心角，其大小与各路况损伤权重相等，绘制出各半径； (3)在相应的半径上，选取各路况作用下车辆结构损伤密度的分值点，半径由内而外为O?100分； (4)顺次连接各点，形成封闭面积，其大小即表示该组合路况作用下车辆结构的疲劳损伤。
【文档编号】G06F17/50GK103853879SQ201310729338
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】刘永臣, 孙丽 申请人:淮阴工学院