基于试验场的道路谱重构技术

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1、２０１４中国汽车工程学会年会论文集２０１４ＣＧ￣ＴＴ０３９１０９３基于试验场的道路谱重构技术王俊翔ꎬ务运兴ꎬ毛显红ꎬ陈建华长安汽车股份公司汽车工程研究总院【摘要】利用六分力仪获取样车在道路可靠性试验场轮心六分量力随机信号ꎬ依据行驶规划表确定目标总损伤ꎬ根据损伤等效原理ꎬ进行路面重构ꎬ确定特征路面及循环次数ꎬ并以此作为输入ꎬ利用多体仿真获取车身或底盘件的载荷谱ꎬ用于耐久分析或试验验证ꎮ【关键词】行驶规划表ꎬ路面重构ꎬ载荷谱ꎬ六分力ＲＬＤＡＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＢａｓｅｏｎｔｈｅＰｒｏｖｉｎｇＧｒｏｕｎｄＪｕｎｘｉａｎｇＷａｎｇꎬＹｕｎｘｉｎｇＷｕꎬＸｉａｎｈｏｎ

2、ｇＭａｏꎬＪｉａｎｈｕａＣｈｅｎＣｈａｎｇａｎＡｕｔｏＧｌｏｂａｌＲ＆ＤＣｅｎｔｅｒＣｈａｎｇａｎＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＣｏ?ꎬＬｔｄ?Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅｓｐｉｎｄｌｅｒａｎｄｏｍａｃｔｕａｔｉｎｇｓｉｇｎａｌｓａｒｅａｃｑｕｉｒｅｄｂｙＷＦＴａｔｔｈｅｐｒｏｖｉｎｇｇｒｏｕｎｄ?ＡｆｔｅｒｔｈｅｔａｒｇｅｔｄａｍａｇｅｉｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＫＬＴꎬｔｈｅｌｏａｄｓｐｅｃｔｒｕｍｉｓｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂａｓｅｏｎｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｄａｍａｇｅｔｈｅｏｒｙｔｏｃｏｎｆｉｒｍｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｒｏａｄｌｉｓｔａｎｄｃｙ

3、ｃｌｅｃｏｕｎｔ?ＴｈｅｌｏａｄｓｐｅｃｔｒｕｍｗｈｉｃｈｉｓｃａｓｃａｄｅｄｗｉｔｈＭＢＳａｓｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｓｕｓｅｄｆｏｒｄｕｒａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤＶｔｅｓｔ?Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＫＬＴꎬＲＬＤＡｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎬｌｏａｄｓｐｅｃｔｒｕｍꎬＷＦＴ同ꎬ扭力梁单侧三方向力传递及两侧载荷高度耦合ꎬ复杂的引言力传递使得扭力梁的设计及验证相对困难ꎮ本文以扭力梁为例ꎬ采用实地垫江试验场道路谱ꎬ阐述道路谱重构技术ꎬ并结构的疲劳失效ꎬ是由于结构在各种循环载荷作用下疲验证该方法获取载荷谱的准确性及工程实用价值ꎮ

4、劳损伤累积的结果ꎬ疲劳损伤取决于循环载荷的大小和作用２?１道路谱采集次数ꎮ整车在进行可靠性道路试验时ꎬ经历大量不同幅值的循环载荷作用ꎬ利用ＷＦＴ可获取轮心随机谱激励ꎮ有效利试验车辆为长安某款新开发轿车ꎬ经过底盘调校且车况用采集的道路谱ꎬ进行虚拟疲劳试验ꎬ指导车辆耐久性性能良好ꎮ试验前对轿车的减振器阻尼、弹簧刚度及限位块刚度开发ꎬ已受到广泛重视ꎮ进行了测量ꎮ试验车辆根据轿车开发可靠性试验规范进行配重ꎬ轮胎气压２５０ｋＰａꎮ１路面重构利用六分力仪测量车辆轮心的六方向力ꎬ同时测量弹簧对获取的载荷谱进行雨流计数ꎬ并引入一般ＳＮ曲线位移、轮心加速度及ＧＰＳ信息ꎮ采用动态信号采

5、集仪ꎬ采１/ｂ样频率设置为１０２４Ｈｚꎬ截止频率为８０ＨｚꎮＮ＝Ｎ(Ｓ/Ｓ)ꎬ从而获得可靠性道路试验的目标损伤００矩阵:依据行驶规划表ꎬ在垫江试验场进行道路谱的采集ꎮ为Ｄ＝[Ｄ](ｉ＝１ꎬ２ꎬ??ｍꎬｊ＝１ꎬ２ꎬ??ｎ)确保数据的置信度ꎬ设定３名试车员各采集５样本ꎬ按行驶ｉꎬｊ式中ꎬｍ为典型路面个数ꎻｎ为关键通道个数ꎮ规划表要求的车速、档位对各典型路面及工况进行采集依据行驶规划表中对各典型路面循环次数的定义ꎬ可以(图１)ꎮ得到单个关键通道的总损伤目标:２?２数据预处理ｍＤ＝∑ＣＤｊｉｉｊ获取的道路谱需经过预处理ꎬ以提高数据的真实性及可ｉ＝１选择Ｋ个具有典型代表的路面

6、作为研究对象ꎬ得到其靠性ꎬ并满足后续的数据要求ꎮ利用专业数据处理软件对信损伤矩阵:号进行预处理ꎬ包括:异常数据检查、对称性检查、平稳性ｄ＝[ｄ](ｋ＝１ꎬ２ꎬ??Ｋꎬｊ＝１ꎬ２ꎬ??ｎ)检查、异常点的判断与剔除、趋势项的消除、滤波、典型路ｋꎬｊ根据损伤等效:面截取、标定、重采样、数据压缩等ꎮ经预处理后ꎬ数据的ｍＫ采样频率降为２５６Ｈｚꎬ截止频率为４０Ｈｚꎬ删除小损伤循环ꎬＤ＝∑ＣＤ＝∑ＣＤ＝ｄｊｉｉｊｋｋｊｊ保证相对损伤在９０％以上ꎮｉ＝１ｋ＝１通过上式求解得到Ｃꎬ即可得到与目标总损伤一致的ｋ３路面重构典型路面组合ꎮ对预处理获得的子样数据进行雨流计数ꎬ并通过雨流计２

7、试验场路谱采集及预处理数外推ꎬ获得母样的数理统计结果ꎬ结合可靠性试验中各典扭力梁结构特殊ꎬ与众多的悬架结构明确的力传递不型工况的循环数ꎬ假设材料的ＳＮ曲线(斜率￣５、截距１０９４２０１４ＣＧ￣ＴＴ０３９２０１４中国汽车工程学会年会论文集４?１多体模型[３]建立后悬架子系统ꎬ后扭力梁采用柔性体ꎮ进行载荷分析的多体模型ꎬ对弹性元件刚度、阻尼及各底盘件质心和转动惯量均有较高要求ꎬ应与试验车辆保持一致ꎮ利用Ｓｐｌｉｎｅ引用六分力时域信号ꎬ多体模型及蛇卵路面左侧轮心激励如图２所示ꎮ图１试验车辆及数据采集设备１００００)ꎬ获得目标损伤ꎮ根据以下原则从众多的子样本中选出典型的