基于小波变换的汽车零部件加速耐久性多轴载荷谱编辑方法研究

开展基于小波变换的汽车零部件加速耐久性多轴载荷谱编辑方法的研究。提出一种修正重采样的载荷谱预处理方法,该方法能够消除重采样因峰谷值漏采带来的信号损伤计算误差。将预处理后的零件载荷谱进行小波分解,分解后的高频小波系数进行重构得到高频小波分量,基于高频小波分量,利用包络线损伤成分识别方法,提取出原始信号中对零件损伤有较大贡献的部分,得到零件的编辑载荷谱。基于小波变换的多轴载荷谱编辑方法得到的压缩信号,在伪损伤保留量、统计参数、穿级计数分析及功率谱密度等方面均与原始信号有较好的一致性,并且没有改变通道之间的相位关系,可以达到与原始信号相同的加载效果。通过控制臂的疲劳仿真计算,进一步验证编辑载荷谱与原始载荷谱具有相同的加载效果。该编辑方法可用于汽车零部件的加速耐久性试验研究中。     

基于小波变换的汽车零部件加速耐久性载荷谱编辑方法研究

介绍基于小波变换的汽车零部件加速耐久性载荷谱编辑方法的研究。利用Daubechies小波函数(db12)对零件的载荷谱信号进行小波分解,得到不同尺度下的高频和低频下的小波系数,对高频小波系数进行重构,得到高频小波分量。基于分解后高频小波分量,利用包络线损伤识别法,将损伤贡献较大的信号片段从原始信号中识别并提取出来,通过编辑得到零件的压缩载荷谱。以汽车动力总成悬置的载荷谱为例,进行了基于小波变换和基于损伤保留两种方法的编辑。结果表明,基于小波变换的载荷谱编辑方法得到的压缩载荷谱在统计参数(均值、方均根与峰值系数)、能量及信号的幅值分布等方面均与原始载荷谱吻合,可以达到与原始载荷谱相同的加载效果,说明该编辑方法可用于汽车零部件的加速耐久性试验研究中。     

基于短时傅里叶变换的汽车零部件耐久性载荷信号编辑方法

为了保证汽车零部件耐久性试验能够真实复现零件的服役载荷,并将试验场所测得的实际载荷-时间历程信号编辑成有效的缩减载荷信号,提出基于短时傅里叶变换的汽车零部件载荷信号编辑方法。对零件载荷信号进行短时傅里叶变换,得到该载荷信号的累积功率谱密度。利用累积功率谱密度来识别并提取损伤贡献大的片段,得到零件的缩减载荷信号。以汽车动力总成后拉杆悬置载荷-时间历程信号为例,采用基于短时傅里叶变换和基于损伤保留两种方法来编辑载荷信号。结果表明,在伪损伤保持一致的前提下,相比基于损伤保留方法,基于短时傅里叶变换方法得到的缩减载荷信号时间长度更短,且在统计参数(均值、方均根与峰度系数)和信号幅值域等方面均与原始载荷信号一致性更高。应用该缩减载荷信号建立汽车动力总成后拉杆悬置的耐久性台架试验,验证该套方法的有效性。     

某轿车前副车架服役载荷模拟试验加速方法研究*

服役载荷模拟试验能准确地预测零部件的疲劳寿命。为节省试验时间,急需开发出一套合理、实用的加速试验方法。重点研究在不具备结构局部应变响应,仅具备外部激励载荷如力、位移、和加速度等情况下的试验加速方法。基于修正Miner准则,以伪损伤保留比例作为小载荷删除准则,并结合疲劳数据编辑(Fatigue data editing, FDE)技术,提出一套便于工程应用的服役载荷模拟试验加速方法。以某轿车前副车架的疲劳试验为例,分别编制伪损伤保留比例为99%、95%和90%的加速谱。综合考虑各加速谱的载荷特征和加速效果,选用95%加速谱、90%加速谱和原始谱分别建立台架试验。试验结果表明两种加速谱在有效节省试验时间的同时,均获得了与原始谱相同的试验结果,且90%加速谱的加速试验效果更为显著。本方法便于工程应用,可为其他汽车零部件的服役载荷模拟试验提供参考。     

一种新的考虑伪损伤保留的道路载荷模拟试验加速方法

试车场实测载荷谱含有大量的低幅值载荷,为删除小载荷进而加速试验,传统的载荷谱编制方法一般是基于应力应变的损伤编辑,而工程实际中应力应变信号往往很难获得。考虑到这种情况,提出了一种新的基于伪损伤保留的小载荷删除准则。针对某轿车前副车架的疲劳试验,应用该方法对其原始载荷谱进行编辑处理,生成伪损伤保留比例为90%的加速谱,从时域、幅值域和频率域三方面对原始谱和加速谱进行对比分析,结果表明该方法在保留载荷的损伤特性,保证载荷谱的统计特征、雨流矩阵特征和频率特征一致性的基础上实现了加速,加速谱可代替原始谱进行耐久性试验。最后建立台架试验,试验结果表明加速试验在有效节约试验时间的同时实现了与采用原始载荷谱试验的结果一致性,并验证了提出的耐久性试验载荷谱编制方法的合理性。     

基于时域损伤编辑法的整车道路模拟试验谱编制

整车道路模拟试验需要真实再现车辆的服役载荷,传统的载荷谱编制方法已无法满足其对试验谱的要求,因此急需采用一种能完好保留服役载荷特征的试验谱编制方法。通过分析比较几种常用的编谱方法,发现时域损伤编辑法可在完好保留服役载荷各项特征(幅值、频率、加载次序和多通道相位)的同时,实现试验时间的缩短,是适用于道路模拟试验的一种有效的编谱方法。以某轿车试验场实测载荷谱为基础,应用该方法生成了试验加速谱。从幅值域和频率域对加速谱的有效性和合理性进行了理论验证,发现加速谱在缩短试验时间的同时,完好保留了原始载荷谱的损伤值和各项特征。最后,应用该试验谱建立了整车耐久性台架试验,试验结果与汽车试验场试验相一致,进一步验证了该方法的正确性。     

汽车底盘耐久性载荷加速编辑策略

载荷谱编辑方法和损伤保留比例共同影响载荷编辑质量。以试验场实测转向节应变数据为参照,应用损伤保留编辑法和小波变换编辑法,获取不同损伤保留比例的轮心6分力信号加速谱。从压缩效率、功率谱密度、穿级计数、雨流计数和统计参数方面分析编辑方法和编辑参数对加速谱质量的影响。通过疲劳仿真对比不同编辑方案对零件疲劳分析精度和分析效率的影响。结果表明,损伤保留比例设定不低于90%是保证载荷谱编辑质量的前提。损伤保留编辑法和小波变换编辑法的疲劳分析精度接近,但损伤保留编辑法的加速效果更佳。采用损伤保留编辑法保留原始载荷95%损伤量为最佳编辑方案,加速谱的时间压缩近50%,疲劳寿命仿真误差控制在5%以内且仿真效率提高215%,为提高耐久性载荷的编辑质量提供参考。     

一种新的加速耐久性试验谱编制方法

试车场实测载荷谱中含有大量的低幅值载荷,在进行载荷谱编辑处理时存在许多小载荷删除准则,而这些准则往往仅考虑小载荷是否造成损伤。考虑到低幅值载荷的强化效应,提出了一种新的小载荷删除准则。应用该准则对试车场实测载荷谱进行编辑处理,生成了加速谱。从幅值域(穿级计数、雨流计数),损伤域(损伤保留、雨流循环损伤分布),频率域(冲击响应谱、频域疲劳损伤谱)多方面对原始谱和加速谱进行了对比分析,结果表明该方法在保留损伤,保证损伤载荷分布特征和频域特征的基础上实现了加速,加速谱可代替原始谱进行耐久性试验。通过建立整车台架试验,验证了该耐久性试验载荷谱编制方法的可行性。     

汽车零部件疲劳分析载荷谱加速编辑法研究

以某试验场实车采集的轮心六分力信号和关键点监测信号为基础数据，分别采用伪损伤保留法、损伤保留法和峰谷值抽取法对实测信号加速编辑；从时间压缩比例、功率谱密度、统计参数、穿级计数和雨流计数等5个方面对加速谱进行了讨论分析；从疲劳仿真角度进一步探讨了不同加速编辑法分析零部件疲劳问题求解结果精度的差别，并对加速谱效率进行了评估。研究结果表明，3种加速编辑法分析得出的转向节疲劳寿命的相对误差差距较小，均在3.72%以内，但疲劳仿真效率较原始载荷谱有大幅提高。综合考虑多方面分析角度，损伤保留法可准确删除原始信号中的无损伤段，获取时间最短加速谱的同时功率谱密度吻合程度最好，分析零部件疲劳问题效率及分析结果的精度最高，损伤保留法相对伪损伤保留法和峰谷值抽取法更具优势。     

整车四立柱台架试验中目标谱的加速方法研究

汽车试验场道路载荷谱中包含大量的高频低幅值载荷,实测载荷谱的加速处理是建立整车四立柱台架试验的关键一步。以某轿车汽车试验场实测载荷谱为基础,结合累积疲劳损伤理论和低载强化理论,提出了一种新的小载荷删除原则,应用该准则对试车场实测载荷谱进行编辑处理,生成试验加速谱。从幅值域、伪损伤和频率域多方面对加速谱的有效性进行理论验证。结果表明该方法在保留损伤,保证损伤载荷特征和频域特征的基础上实现了加速。最后,通过建立整车台架试验,试验中出现了与汽车试验场一致的失效模式,验证了该载荷谱加速方法的合理性。该方法可为其他车型的整车四立柱台架试验载荷谱的加速编制提供一定的参考。     

汽车悬架球铰四轴载荷谱磨损试验方法

基于自由度解耦工装设计方法,设计了具有四个方向同时加载、且四个方向运动独立的四轴球铰磨损实验装置。论述了球铰磨损的道路实验和室内模拟实验的关系,和对球铰进行室内道路模拟实验的方法。利用开发的球铰四轴磨损的实验装置,将采集到的球铰载荷谱作用于球铰上,分别模拟球铰在汽车转向、制动及转弯等工况下的球铰磨损。采用远程参数控制技术对球铰进行磨损模拟实验,在一个可控的环境下了对球铰进行了磨损实验测试,对磨损前后球铰的性能参数进行了进行了分析讨论。结果表明,球铰的磨损性能合格,且所设计的球铰试验台能够实现球铰磨损情况的复现。设计球铰四轴磨损的试验装置所采用的自由度分析方法,相关自由度解耦工装设计方法,可应用到其他零件的多轴加载工装设计中。     

多轴载荷作用下减振器耐久性试验载荷谱编制

传统的减振器耐久性试验只考虑减振器的垂向载荷,对于水平力的加载没有统一的标准,导致试验结果不准确,针对该问题,结合实测用户道路载荷,提出了一种考虑多轴载荷作用的载荷谱编制方法。为了分析某型轿车出现减振器失效漏油的原因,采用低频信号叠加高频信号的方式构建载荷谱,运用半功率带宽法和最大线速度原理确定低频及高频信号,并进行了垂向力及水平力同时加载的减振器台架耐久性试验。试验结果表明,在水平力作用下减振器寿命受到较大影响,且失效里程与调查结果基本吻合,由此说明所编制的耐久性试验载荷谱能够较为准确地复现减振器的实际工作情况,可为减振器的设计和改进提供技术支持。     

一种加速多体动力学模型虚拟迭代的载荷谱编制方法

为加速多体动力学模型的虚拟迭代，提出了一种能够完整保留长里程路面载荷谱损伤值、幅值特征和频率特征的编制方法，采用路面时域信号分割以及路面片段组合优化等手段，使得比利时路单次循环路面里程由2.61 km缩减至1.49 km，生成了用于虚拟迭代的加速谱。对比了下摆臂及转向节分别在比利时路原始谱和加速谱作用下的疲劳损伤，结果显示缩减前后损伤分布一致，摆臂和转向节的最大损伤比值分别为1.081和1.205，表明了加速谱能够替代原始谱。运用该方法对耐久规范中的越野路及山路长里程路面进行了同样的里程缩减处理，并对摆臂和转向节进行了疲劳分析预测，分析结果显示其寿命能够满足疲劳性能目标，并通过了实车道路耐久验证。所提出的载荷谱编制方法为加速多体动力学模型的虚拟迭代提供了一种解决途径。     

极值超出量服从广义Pareto分布的载荷谱外推方法研究

提出了极值超出量服从广义Pareto分布的载荷谱外推方法。将所提方法运用到汽车用户典型路面载荷谱的外推中，分别拟合了形状参数为零和不为零的广义Pareto分布函数，对比分析了不同形状参数的分布函数对载荷谱外推结果的影响。将外推前后的载荷谱、采集载荷谱分别从幅值域和频率域进行了对比分析，研究结果表明：基于广义Pareto分布函数形状参数为零的载荷谱外推方法可得到偏于保守的外推结果；基于广义Pareto分布函数形状参数不为零的外推方法得到的外推载荷谱幅值比采集载荷谱幅值偏大。     

Relay-type free-wheel mechanism

A method is proposed for calculating and selecting the main parameters of relay-type free-wheel mechanisms, which are characterized by considerable load capacity, reliability, and durability.     

基于CDTire的底盘部件疲劳耐久仿真分析

为了在车型开发前期有效排查底盘系统设计问题,基于CDTire轮胎模型,建立了虚拟路面底盘部件疲劳耐久仿真方法。根据轮胎试验数据建立高精度CDTire轮胎模型,应用3D扫描技术将试验场路面转换成数字路面,导入实际参数搭建某SUV底盘刚柔耦合模型,将三者结合进行多体动力学仿真。提取多体动力学结果中各零部件的路面载荷谱导入至疲劳耐久仿真软件,以SUV前副车架为例计算汽车底盘部件的疲劳寿命。该仿真方法的实施可实现耐久性能设计前置,缩短研发周期降低成本。     

基于道路载荷的汽车结构件可靠性试验方法研究

基于疲劳伪损伤相关性分析,建立了与道路载荷等效的程序载荷谱;对构件疲劳寿命进行了威布尔分析,建立了在一定置信度、可靠度条件下最少样件的可靠性试验方案。通过变速箱支架台架可靠性试验,复现了与道路试验相同的失效模式、疲劳失效寿命,分析了影响变速箱支架疲劳寿命的因素,并验证了试验方法的有效性。     

轮式装载机传动系载荷谱编制方法研究

为指导轮式装载机可靠性设计,提出一种轮式装载机传动系载荷谱编制方法。采用"五段法"测试了轮式装载机传动系载荷时间历程信号;通过频谱分析,确定载荷信号频率不超过1Hz的特征;按照"空载运行-铲掘装载-满载运行-卸载"四段的循环特征,对信号进行分割与合并,完成信号的平稳处理;通过雨流计数与工况合成法,获得载荷均值符合正态分布、幅值符合威布尔分布的特征,完成载荷幅值极值的统计推断;根据波动中心法,编制出了轮式装载机传动系各部件的八级载荷谱与程序加载谱。研究表明,轮式装载机传动系载荷信号可依特征分四段平稳处理,且具有显著的概率分布特征,编制的载荷谱符合装载机真实工况。     

轿车后滑柱总成随机谱疲劳试验

根据轿车在道路上采集的目标载荷谱,对其进行编辑处理,得到试验的期望载荷谱,把后滑柱总成安装在试验台上,在试验室内模拟后滑柱总成在道路上垂向运动情况,再现后滑柱总成道路载荷,考核后滑柱总成的疲劳寿命,探究后滑柱总成台架试验和整车道路试验的相关性,达到快速验证后滑柱总成的疲劳寿命,加快产品开发步伐,提升和改进产品质量的目的。