整车载荷相关性分析方法与道路模拟试验优化应用

整车多通道道路模拟试验是快速验证服役条件下车辆结构强度的重要试验方法,如何准确、高效地模拟车辆复杂结构多通道随机载荷谱是试验的关键难题.提出了基于载荷相关性分析的整车多通道载荷谱模拟的通道优选与调控方法.以试验车辆试验场实测载荷谱数据为基础,基于载荷谱频域相干系数分析方法,研究了在试验场特定道路工况条件下轮心六分力载荷谱与整车结构关键部位应变谱的相关性,总结了试验场特征道路工况下的轮心六分力损伤主导载荷谱,确定了迭代试验中多通道载荷模拟的优先级,实现了载荷模拟工作的降维.最后依据以上方法建立了整车多通道道路模拟试验,达到了较好的载荷模拟效果.论文研究成果可为整车及关键零部件多通道道路模拟试验的高效执行提供一定的借鉴.     

整车道路模拟试验载荷谱编制的最佳加速限值方法研究

整车室内道路模拟试验已成为整车高品质、高效率开发的重要手段,但在道路模拟试验载荷谱编制方面尚未形成比较统一的编谱准则。本文应用时域损伤编辑法对某整车试验场实测载荷谱进行了编制,分别构建了不同损伤保留比例下的多种加速谱。通过研究加速谱的时间缩短比例、损伤衰减速率和载荷特征(时域、幅值域和频率域特征)变化趋势,提出了基于载荷特征变化和相对变化速率(相对变化速率=损伤衰减速率/时间缩短速率)控制的载荷谱编制的最佳加速限值准则。提出了依据最佳加速限值准则编制试验载荷谱的流程,并应用所提出的流程对试验场各典型工况载荷谱进行了编制,加速谱节省了近48%的试验时间。最后应用所编制的加速谱建立了整车道路模拟试验,达到了较好的载荷谱模拟效果,验证该方法的合理性。     

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。     

整车室内道路模拟试验用载荷谱的编制方法研究

室内道路模拟试验中,将试验场实测载荷谱编制成可行有效的试验用载荷谱是十分关键的。提出一套整车室内道路模拟试验用载荷谱的编制方法,包括试验场实测载荷谱的选取和试验用载荷谱的加速。对于试验场实测载荷谱的选取,传统方法大多基于载荷谱的损伤而选取中值损伤谱。从载荷谱的数值统计特征出发,提出一种基于各路段最小标准差谱组合的试验场实测载荷谱选取新方法,并阐述最小标准差组合谱(Concatenation of multi-sections minimum standard deviation spectra,CMSD)的构造方法与流程。以试验场实测载荷谱为基础构造出CMSD,损伤分析结果表明CMSD近似为均值损伤谱,具有一定的代表性。对于试验用载荷谱的加速,采用时域信号压缩的方法对CMSD进行加速处理,生成加速谱。以加速谱为目标谱进行整车耐久性试验,试验中出现了与汽车试验场一致的失效模式,验证了该套方法的可行性。该套方法可为其他车型的整车室内道路模拟试验用载荷谱的编制提供一定的参考。     

基于轮胎六分力的某商用车车架疲劳分析

实验以某重型商用车车架为研究对象,在汽车的3个车轴上共安装6个六分力仪,并在定远试验场多种路况下进行实车测试,获得车轮轮心处六分力。在HyperMesh中对车架进行有限元建模并应用惯性释放理论获得车架的单位载荷应力场分布。在ADAMS中建立整车刚柔耦合动力学模型,并将实车测试获得的轮心六分力导入模型中进行仿真,求得车架与悬架接附处的载荷谱。结合车架单位载荷应力场分布、车架与悬架接附处的载荷谱及车架材料的应变（ε）-疲劳寿命（N）曲线,根据线性累积损伤理论,使用nCode软件对车架进行疲劳仿真分析,分析结果表明该车架可靠寿命符合国家相关安全规定,满足设计要求。该仿真结果也被试验所验证。     

基于力控制的轿车后桥道路模拟试验研究

基于远程参数控制技术的道路模拟试验在汽车开发过程中起着日益重要的作用.以测量轮实测试验场道路力载荷谱作为迭代控制信号,在 MTS 八通道试验台上对某轿车后桥进行了道路模拟试验.迭代结果与道路试验结果基本一致,说明在台架上可靠地复现了道路实际载荷.     

基于六分力载荷的商用车焊点寿命仿真

为了解决车辆在路试过程中白车身顶横梁电阻焊点开裂的问题,通过六分力传感器在比利时路面上采集车辆轮心位置的载荷谱,建立了整车车辆动力学模型并和K&C试验进行对标,通过虚拟迭代的方式获取了车辆悬架接口位置处的力和力矩,建立了整车有限元模型,通过模态应力恢复法得到了焊点的应力谱,采用应力法计算焊点的疲劳损伤,仿真计算结果和试验非常接近,并针对焊点开裂问题提出了改进方案并通过试验验证.实践表明,多技术结合疲劳分析流程可适用于商用车结构件的疲劳性能预测和优化,有效地提升了商用车疲劳性能.     

实测车轮六分力激励的车架疲劳寿命分析

车架疲劳寿命分析多以实测振动信号为动力学模型的输入激励。由于振动信号不能全面地反映出路面对整车的多维激励作用,导致基于动力学模型仿真预测的车架疲劳寿命精度和可信性偏低。而车轮六分力传感器可同时采集路面作用于轮心的多维力,复现路面-轮胎-整车的复杂耦合关系。为分析两种激励方法对疲劳寿命预测结果的影响,建立某自卸车整车刚柔耦合动力学模型,作为车架边界载荷的提取载体。然后基于车架有限元模型,通过惯性释放法获取应力分布,对比分析车轮六分力和轮心振动激励下车架的疲劳寿命情况。结果表明,采用轮心六分力载荷加载的半分析方法,可以更为准确地提取车架边界载荷,提高车架疲劳寿命预测的精度和可信性,为商用车辆结构更为准确的疲劳寿命预测提供借鉴。     

基于实测载荷谱的板簧衬套载荷提取及台架疲劳试验

为快速且有效地对板簧橡胶衬套进行疲劳耐久验证,以在试验场测得的轮心六分力为输入,以后悬架多体模型为载体,采用虚拟迭代技术,提取了衬套的动态载荷。依据损伤等效原则,采用变载荷序列方法制定了衬套的台架疲劳试验规范,保证了台架试验与试验场道路的关联性,且缩短了台架试验时间,实现了5. 03倍的加速,衬套最终通过了台架疲劳试验的验证。     

随机道路载荷下轮毂轴承服役寿命预测方法研究

针对当前轴承寿命评价主要基于定值载荷工况,对于径向力、轴向力及弯矩动态耦合效应考虑较少,导致轴承实际服役寿命与理论寿命存在较大差异的问题,提出一种随机道路载荷下轮毂轴承的服役寿命预测方法.以试验场实测轮心六分力载荷数据为基础,通过联合分布计数确定多轴载荷间耦合频次关系,以确定损伤载荷作用次数;根据轴承滚子-滚道间的变形协调关系,并考虑弯矩作用下滚子角位移及滚道错位对载荷传递的影响,建立圆锥滚子轴承的外滚道-滚子-内滚道瞬时接触载荷计算模型;综合多轴载荷联合分布计数结果与接触载荷计算模型,采用Newton-Raphson迭代算法求解得到轴承周向接触载荷序列,并与Romax仿真结果对比验证结果的有效性;基于修正的L-P理论得到多轴载荷对应下的轴承当量动载荷,综合联合分布计数结果、线性损伤累积准则,完成试验场随机道路载荷下轮毂轴承寿命计算,并通过台架试验验证结果的准确性和方法的合理性.由此,可为轮毂轴承的设计选型及寿命预测提供参考依据.