一種組合路況下車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷計算的當(dāng)量系數(shù)法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在組合路況條件下計算車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷的當(dāng)量系數(shù)法。第一步，測試車輛結(jié)構(gòu)在選定的組合路況下的應(yīng)變載荷并編制載荷譜；第二步，計算各路況條件下的車輛結(jié)構(gòu)損傷值；第三步，根據(jù)損傷等效原則，以某一路況為基準(zhǔn)，計算其他路況條件下車輛結(jié)構(gòu)損傷的當(dāng)量系數(shù)；第四步，利用當(dāng)量系數(shù)，根據(jù)用戶需要調(diào)整組合路況，并分析相應(yīng)的車輛結(jié)構(gòu)損傷。該方法基于既定的疲勞載荷試驗數(shù)據(jù)，在進(jìn)行汽車疲勞耐久性研究時，可方便、準(zhǔn)確地確定各路面間疲勞損傷的當(dāng)量關(guān)系；可根據(jù)用戶使用要求和目標(biāo)，在道路試驗中進(jìn)行里程重組；可預(yù)估出車輛結(jié)構(gòu)的疲勞損傷值，便于進(jìn)行疲勞損傷的對比分析。
【專利說明】一種組合路況下車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷計算的當(dāng)量系數(shù)法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛疲勞耐久性研究領(lǐng)域，尤其涉及一種用于表示組合路況作用下車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷狀況的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]路面不平度激勵直接引起車輛疲勞損傷，為確定真實路面激勵對車輛疲勞耐久性的影響，通常在試驗場各強(qiáng)化路面激勵條件下進(jìn)行車輛疲勞耐久性研究、進(jìn)行實測載荷譜下的壽命預(yù)測。各主要車輛研發(fā)機(jī)構(gòu)、大型汽車企業(yè)已高度重視，開展了許多車輛疲勞耐久方面的研究工作，主要集中在試驗場載荷譜下的道路模擬實驗，汽車疲勞耐久道路強(qiáng)化試驗等研究。在車輛疲勞耐久研究中，道路載荷測試現(xiàn)已成為重要方法，對于產(chǎn)品初期方案設(shè)計、產(chǎn)品性能檢驗、結(jié)構(gòu)優(yōu)化驗證、產(chǎn)品定型等具有直接的重要的指導(dǎo)作用。而車輛產(chǎn)品道路耐久性試驗試驗周期較長，試驗?zāi)康谋容^單一，在產(chǎn)品改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計后仍需不斷重復(fù)試驗，大大增加了試驗成本，同時，每次所獲得的強(qiáng)化路面下疲勞耐久試驗數(shù)據(jù)，不能為汽車整車和零部件生產(chǎn)企業(yè)的不同用戶需要而充分有效利用，為此，在車輛疲勞耐久性分析研究過程中，實現(xiàn)對疲勞耐久試驗數(shù)據(jù)有效利用，即能節(jié)約大量試驗成本，又可以方便進(jìn)行滿足不同用戶需要、不同改進(jìn)設(shè)計優(yōu)劣的對比分析，具有十分重要工程意義和應(yīng)用價值。
[0003]汽車廠家通常結(jié)合自身產(chǎn)品用途進(jìn)行大量的疲勞耐久道路試驗，試驗通常選擇綜合路況進(jìn)行，獲得車輛結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、加速度、位移等數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步確定車輛結(jié)構(gòu)損傷，并進(jìn)行壽命預(yù)估，也可為車輛結(jié)構(gòu)進(jìn)行室內(nèi)臺架試驗提供激勵譜，進(jìn)而確定車輛產(chǎn)品的疲勞耐久性能。對于組合路況下載荷測試數(shù)據(jù)并未深入用于研究載荷譜對車輛結(jié)構(gòu)損傷的潛在影響，使用目的單一，為方便對比分析不同路況條件對車輛結(jié)構(gòu)損傷和疲勞壽命的影響規(guī)律，指導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)的充分有效利用，降低產(chǎn)品開發(fā)過程中的試驗成本，本發(fā)明提出一種在組合路況條件下計算車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷的當(dāng)量系數(shù)法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:提供一種在組合路況作用下車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷計算的方法，為基于不同道路條件的車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷的對比分析提供一種方便、靈活、可靠的研究手段，為車輛疲勞耐久研究提供有效方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:該方法首先是確定組合路況，進(jìn)行此路況條件下的車輛結(jié)構(gòu)載荷測試和編制載荷譜；其次是計算組合路況中各種路況條件下的車輛結(jié)構(gòu)損傷；再次是根據(jù)損傷等效原則，以某一路況為基準(zhǔn)，計算其他路況條件下車輛結(jié)構(gòu)損傷的當(dāng)量系數(shù)；最后是利用當(dāng)量系數(shù)，根據(jù)用戶需要調(diào)整組合路況，并分析相應(yīng)的車輛結(jié)構(gòu)損傷。
[0006]其中，該方法包括以下步驟:第一步，測試車輛結(jié)構(gòu)在選定的組合路況下的應(yīng)變載荷并編制載荷譜；第二步，計算各路況條件下的車輛結(jié)構(gòu)損傷值；第三步，根據(jù)損傷等效原貝U，以某一路況為基準(zhǔn)，計算其他路況條件下車輛結(jié)構(gòu)損傷的當(dāng)量系數(shù)；第四步，利用當(dāng)量系數(shù)，根據(jù)用戶需要調(diào)整組合路況，并分析相應(yīng)的車輛結(jié)構(gòu)損傷。[0007]其中，該方法的具體步驟如下:
[0008]第一步:測試車輛結(jié)構(gòu)在選定的組合路況下的應(yīng)變載荷并編制載荷譜
[0009](I)確定組合路況，選擇三種及以上的路面等級較低的強(qiáng)化路組合；
[0010](2)結(jié)構(gòu)載荷測試，對車輛重要結(jié)構(gòu)的損傷危險點進(jìn)行載荷測試；
[0011](3)編制載荷譜，應(yīng)用雨流計數(shù)法對各單一路況作用下車輛結(jié)構(gòu)載荷分別進(jìn)行計數(shù)統(tǒng)計。
[0012]第二步:計算各路況條件下的車輛結(jié)構(gòu)損傷值
[0013]應(yīng)用glyphworks軟件編制疲勞損傷計算流程,根據(jù)車輛結(jié)構(gòu)材料的S_N特性,計算出每種路況作用下車輛結(jié)構(gòu)的疲勞損傷。
[0014]第三步:根據(jù)損傷等效原則，以某一路況為基準(zhǔn)，計算其他路況條件下車輛結(jié)構(gòu)損傷的當(dāng)量系數(shù)
[0015](1)假設(shè)在第j種路面下產(chǎn)生的疲勞損傷與第i種路面下產(chǎn)生的損傷相等(即疲勞損傷等效)，即有式(I)的關(guān)系成立，
【權(quán)利要求】
1.一種在組合路況條件下計算車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷的當(dāng)量系數(shù)法，其特征在于利用損傷等效原則，求取組合路況條件下各路況間的車輛結(jié)構(gòu)損傷的當(dāng)量系數(shù)，并利用該系數(shù)進(jìn)行疲勞試驗組合路況調(diào)整及其對應(yīng)的結(jié)構(gòu)損傷對比分析，該方法包含以下具體步驟: 第一步:測試車輛結(jié)構(gòu)在選定的組合路況下的應(yīng)變載荷并編制載荷譜 (1)確定組合路況，選擇三種及以上的路面等級較低的強(qiáng)化路組合； (2)結(jié)構(gòu)載荷測試，對車輛重要結(jié)構(gòu)的損傷危險點進(jìn)行載荷測試； (3)編制載荷譜，應(yīng)用雨流計數(shù)法對各單一路況作用下車輛結(jié)構(gòu)載荷分別進(jìn)行計數(shù)統(tǒng)計。 第二步:計算各路況條件下的車輛結(jié)構(gòu)損傷值 應(yīng)用glyphworks軟件編制疲勞損傷計算流程,根據(jù)車輛結(jié)構(gòu)材料的S-N特性,計算出每種路況作用下車輛結(jié)構(gòu)的疲勞損傷。 第三步:根據(jù)損傷等效原則，以某一路況為基準(zhǔn)，計算其他路況條件下車輛結(jié)構(gòu)損傷的當(dāng)量系數(shù) (1)假設(shè)在第j種路面下產(chǎn)生的疲勞損傷與第i種路面下產(chǎn)生的損傷相等(即疲勞損傷等效)，即有式(I)的 關(guān)系成立， xj xy —=— 式⑴ yj 少,.式中，Xj表示第j種路面里程、Xij表示第i種路面相對于第j種路面損傷相等時的當(dāng)量里程，Yj表示\里程作用產(chǎn)生的疲勞損傷量，Yi表示第i種路面Xi里程作用產(chǎn)生的疲勞損傷量； (2)計算任一路況條件下車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷相對于某一關(guān)注路況條件下疲勞損傷的當(dāng)量里程，即通過式(I)進(jìn)行計算求得:
少,.X.x'j =-- 式⑵
-yJ 由式(2)可知，Xi與Xij是當(dāng)量的，即Xij是對第i種路面里程Xi的當(dāng)量里程； (3)計算任一路況條件下車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷相對于某一關(guān)注路況條件下疲勞損傷的當(dāng)量系數(shù)a i」，由式(2)可進(jìn)一步求得當(dāng)量系數(shù)a iJ；即式(3)，
Xij aij=— 式⑶
Xi 第四步:利用當(dāng)量系數(shù)，根據(jù)用戶需要調(diào)整組合路況，并分析相應(yīng)的車輛結(jié)構(gòu)損傷 (1)根據(jù)汽車企業(yè)或用戶需要，選定試驗里程Xi與試驗組合路況條件(包括路況種類j及其權(quán)重比例HI」)； (2)利用第三步中計算的各路面的當(dāng)量系數(shù)，確定各類路況試驗里程Xj；Xj由式(4)計算求得，
Xi _ m i
X式⑷
ciIj (3)計算分析目標(biāo)路況下的總損傷D，可通過求取每種路況(第j種路況)的疲勞損傷Dj求得，即有式(5)
D=SDjDJ =yj/xi*XJ 式（5）由此，計算用戶目標(biāo)路況下 的車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷。
【文檔編號】G06F19/00GK103902820SQ201410112414
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月22日
【發(fā)明者】劉永臣, 孫麗 申請人:淮陰工學(xué)院