道路模拟试验载荷谱的采集、处理与应用

对实测的某型越野车辆在试验场采集的载荷谱,应用随机振动和谱分析理论等进行了剔除异常点、消除趋势项、平稳性检验、样本选择和低通滤波等处理,然后基于雨流统计对载荷谱进行了压缩,对压缩后的雨流均幅值矩阵进行了强化外推和基于目标关联模型的比例叠加,最后对叠加后的雨流均幅值矩阵进行了时域重构,得到了用于试验室的道路模拟试验目标载荷谱,为进行试验室车辆道路模拟试验奠定了技术基础.     

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.     

砌块成形机液压振动信号的AR双谱分析

采用一种新型的液压振动方式,即用差动液压缸的上下运动来实现砌块成形机工作台的振动。通过采集振动过程中的位移信号,建立了时间序列的自回归AR双谱模型。通过对双谱幅值的分析及自相关功率谱与重构功率谱的比较,可以获得信号的非高斯、非线性频率特性信息,该特性信息对筛选振动系统最优运行参数有重要的指导意义。     

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。     

车辆用户载荷谱试验场关联强化试验方法

研究了某车辆用户用法与试验场强化试验之间的载荷谱关联特性。根据用户损伤与试验场损伤相等的原理,建立车辆在试验场内的耐久性考核试验方法。通过一辆已安装传感器的车辆,采集真实汽车用户和试验场强化路的相关试验数据,应用雨流计数法获得疲劳载荷谱分布矩阵,并计算产生的疲劳伪损伤。利用市场调查统计用户的路面比例和装载质量,结合采集的用户实际使用数据,应用蒙特卡洛方法对汽车用户实际用法载荷谱的疲劳损伤进行仿真计算,确定涵盖90%汽车用户的疲劳载荷谱(雨流循环分级矩阵)。对比用户用法与试验场损伤载荷谱获得试验场强化试验技术参数,制定与试验场强化组合路面、试验里程、试验车速相关的试验方法。实际应用结果表明,该方法可准确预报车辆承载结构的潜在故障,有效缩短试验里程及产品研发周期。     

基于非参数核密度估计法的商用车服役载荷环境研究与应用

用户使用道路载荷特征的研究与建立是对车辆结构件疲劳强度合理轻量化设计的基础和前提。以往研究方法大多基于参数法概率密度估计对用户使用道路载荷特征进行统计分析。以某型商用车用户使用载荷特征的大范围数据调研为基础,分别采用参数法和非参数核密度估计方法,建立了典型用户使用道路载荷特征的概率密度分布模型,研究表明非参数核密度估计方法较之传统参数法更能准确表征用户使用载荷的分布特征。采用非参数核密度估计方法计算了90%分位下的各项用户使用道路载荷特征,结合实测用户道路载荷谱,基于非参数雨流矩阵外推方法构建了该型商用车减震弹簧应变的全寿命周期载荷,并依此载荷制定了台架疲劳试验规范。研究方法为其他结构件的用户关联疲劳试验规范的合理制定提供了一定的参考。     

基于道路模拟激励谱的AMT执行机构虚拟振动试验方法研究

AMT执行机构的振动疲劳可靠性是AMT最重要的性能之一,为对AMT执行机构的振动疲劳可靠性进行准确高效的分析和评价,在东风汽车试验场采集了AMT及其执行机构实际道路行驶载荷谱,结合开发的AMT执行机构多轴道路模拟试验台,采用时域和频域误差加权系数均为0.5的远程参数方阵控制(RPC)载荷谱模拟迭代方法在室内准确高效地再现了AMT执行机构实际行驶载荷谱,从而提取了道路模拟激励谱。基于开发的AMT执行机构多轴道路模拟试验台,利用HYPERWORKS有限元分析软件和ADAMS多体动力学仿真软件,建立了AMT执行机构刚柔耦合虚拟试验平台,以提取的道路模拟激励谱为输入进行了仿真分析,并结合实际采集行驶载荷谱和室内道路模拟试验结果进行了仿真结果验证,从而建立了基于道路模拟激励谱的AMT执行机构虚拟振动试验方法,为AMT执行机构振动疲劳可靠性考核和评估提供了一种行之有效的手段和方法。     

轻型客车综合可靠性试验方法研究

整车道路强化试验是模拟客户的实际使用状况、进行产品开发验证的重要手段之一。运用汽车道路载荷谱技术和CAE技术,建立了客户道路载荷谱,优化了试验场道路里程比例分配。在优化的基础上,制订了新的道路试验规范,达到更好地模拟客户实际使用状况目的。     

现场监测脉动风速的APES法幅值谱相位谱估计

对于超高、大跨架构而言,风致振动是结构安全的重要威胁,对风荷载的建模分析对结构安全具有重要的意义。针对常用的Fourier算法在实测数据谱分析中具有识别精度与频率分辨率不高的缺点,采用一种非参数高精度的幅值相位估计方法(amplitude and phase estimation,简称APES),实现某桥现场实测风速数据的脉动风幅值谱和相位谱高精度估计。通过对估计结果进行统计分析,得到幅值谱与相位谱的概率统计信息并给出在各频率处建议的幅值与相位分布类型,从而提高本地区风谱模型的建模精度,这对结构抗风设计和安全评估均具有重要意义。     

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.     

装载机工作装置疲劳试验载荷谱编制方法

为研究装载机工作装置疲劳性能,提出了一种考虑分段载荷均值特性的工作装置疲劳试验程序载荷谱的编制方法,采集了4种典型物料铲装作业时工作装置的销轴载荷信号,并将销轴载荷转化为铲斗斗尖处的当量载荷。根据载荷特性,将每个作业周期分为空载行进、物料铲装、满载运输和物料卸载4段,完成了载荷的平稳性检验。采用雨流计数法分析各个作业段载荷的均幅值分布特性,结果表明：4个作业段的载荷均值服从正态分布,幅值服从三参数威布尔分布,且均值和幅值分布相互独立。对载荷进行频次外推和合成,并根据均幅值概率分布函数和波动中心法,编制了工作装置8级二维载荷谱和变均值疲劳试验程序加载谱。提出的载荷谱编制方法和结果可为装载机工作装置结构寿命预测及疲劳可靠性台架试验提供参考。     

汽车-道路相互作用研究进展

回顾汽车-道路相互作用的研究历程和主要研究内容,分析汽车系统动力学、轮胎动力学和路面结构动力学三个研究领域之间的关系,分别从车辆的随机振动与道路友好性悬架、轮胎-路面接触动力学和动载荷下道路结构动力学三个层面对研究进展进行综述,提出汽车-道路相互作用研究中存在的问题和未来的发展方向.当前汽车-道路相互作用研究多集中于单一领域或者三个领域简单叠加,忽略或简化了汽车-道路之间相互作用、互相约束的复杂动态耦合关系,但是要满足车辆更高的控制精度和动力学性能优化,需要更多的考虑汽车-道路之间的相互作用关系.对于胎路接触关系,现有的研究多是以路面的特定参数来描述轮胎自身的滞回特性,考虑轮胎与路面之间的动态耦合特性需要更深一步研究.简单的路面不平度模型对路面的形貌描述不够,制约着车-路相互作用的研究,开展路面形貌特征的提取、描述和重构仍很重要.车辆运动控制的实现和控制器的设计多依赖于质心的动态响应和路面附着状况,汽车-轮胎-地面瞬态耦合机理及路面参数的高精度快速识别将是极具理论难度与工程应用的研究.此外,轮毂电机在新一代智能电动汽车的应用,改变了汽车底盘构型及载荷分布,考虑路面随机激励、电机激励及车路耦合激励的综合作用研究车-路相互作用及智能控制也是一项具有挑战性的科学问题.     

基于实际道路激励谱的摩托车车架随机响应分析

介绍了实际道路载荷谱的采集,并利用美国MTS公司的道路模拟试验机和远程参数控制技术(RPC)模拟迭代出接近实际响应的驱动信号.利用MD.Nastran有限元分析软件建立某摩托车车架动态分析模型.以迭代出的驱动信号作为模型的输入并进行仿真分析,得到了与道路模拟试验较为一致的结果.     

道路模拟试验随机谱加窗重构方法研究

运用损伤编辑理论可对道路模拟试验随机谱进行编制,达到删除小载荷实现加速试验的目的。但较少文献涉及如何光滑连接并重构删除小载荷后的保留载荷片段这一关键技术问题。提出一种基于信号加窗重叠的道路模拟试验随机谱连接与重构方法。对比了几种常用窗函数对实测随机谱的连接重构效果,发现汉宁窗不仅可有效解决两段信号的光滑连接重构问题,同时也不会引入极值载荷。以某整车试验场实测载荷为数据基础,结合时域损伤编辑法运用加汉宁窗方法构建了试验加速谱,从幅值域和频率域对加窗谱的有效性和合理性进行了理论验证,发现加窗谱完整的保留了未加窗谱的损伤值且两者的功率谱密度曲线高度重合。最后,应用该加速谱建立了整车道路模拟试验,试验响应谱与目标谱达到了高度一致,验证了该方法的有效性。     

基于室内六通道汽车零部件道路模拟研究

多轴模拟试验台(multi-axial simulation table,MAST)系统用六通道模拟试验台系统模拟汽车零部件在空间的六个自由度运动状态,精确地在试验台上再现汽车零部件的实际运行环境.通过对发动机支承实际道路载荷的采集、整理迭代计算得到了用于台架试验的加载谱,其结果可对发动机支承进行可靠性试验和动态性能试验.     

基于远程参数控制的DCT关键零部件道路模拟试验

为考核双离合自动变速器(DCT)中阀体、传感器和电子元件等关键零部件在实际道路冲击振动下的疲劳可靠性,基于远程参数控制(RPC)技术,结合美国MTS液压伺服激振器和控制系统,设计并搭建了DCT关键零部件道路模拟试验台。通过在关键零部件附近安装加速度传感器和应变片,结合某企业可靠性试验方法,在襄阳试车场采集了大量载荷谱,并对载荷谱进行了分析和反复模拟迭代,准确快速地再现了DCT关键零部件在襄阳试车场相应试验路段的振动特性,为考核DCT阀体、传感器及电子元件等关键零部件的疲劳可靠性提供了一种行之有效的方法。     

面向用户的汽车道路谱重构方法

为准确确定汽车道路耦合动力学的路面激励,提出一种基于实际用户使用的道路谱获取方法。使用多功能激光路面检测仪进行道路谱数据采集,根据汽车用户需求,选择实际使用的路面数据,通过对路面高程数据去除毛刺、平滑连接、多倍频程滤波等预处理,进行功率谱密度分析计算,获得用户典型道路谱的等级功率谱;应用开发的Caroad软件系统重构出用户需要的道路时域谱,并生成可用于ADAMS、VPG、Carsim动力学软件的仿真路面,通过相关系数分析了道路谱的重构精度。通过实例分析,获得了符合用户需要的典型虚拟三维路面谱,道路谱重构精度较高。     

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。     

一种新的轮胎附着状态的理论与实验研究

简化了轮胎结构,建立了改进的轮胎刷子模型,在考虑胎面侧向弹性产生的侧偏力的同时充分讨论轮胎与地面接触区域内附着区与滑移区的分界条件。汽车在非直线路径行驶时车速对轮胎附着状态有一定的影响,因此提出了估算轮胎的附着系数的修正表达式,估算得到的数值比传统方法更贴合实际测试值。为表征车辆行驶过程中的稳定程度,定义车辆稳定系数,用车辆动力学仿真软件Carsim进行双移线道路试验,仿真试验所得稳定系数的数据值始终在[0,1]的稳定区间内,因此,在行驶过程中应用改进轮胎刷子模型的汽车始终在可控范围内,有效验证该模型的可行性。