[发明专利]疲劳损伤与路试等效轿车复合梁式后桥台架试验方法、应用

说明书

技术领域

本发明属于车辆工程领域，涉及试验方法，尤其是后桥的疲劳性能试验方法。

背景技术

后桥的疲劳性能是汽车研发和生产以及使用中必须考虑的力学性能，一般通过在试车场工况下行驶的里程来考核。

后桥道路模拟试验：由六分力测量轮在试车场测得轮心处六分力与时间关系后，采用昂贵道路模拟试验装置试验，一般后桥供应商不具备该条件。

考虑研发成本和周期以及产品质量控制，提出新的简单可行的实验室条件下台架疲劳试验方法来考核后桥的疲劳性能显得尤为迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种疲劳损伤与路试等效的后桥台架试验方法。

疲劳从根本上讲是由于局部塑变在交替应力作用下，随着损伤的积累而产生裂纹的过程。

疲劳寿命最大特点就是分散性大，寿命越长，分散性越大。如采用标准试样，当寿命＜10⁵用应变控制做低周疲劳试验时，相同应变幅度下其寿命相差达一倍，当寿命在10⁶～10⁷区域时，用应力控制做疲劳试验时，相同应力幅度，其寿命可相差一个数量级。寿命估算一般有两种方法，即应变-寿命估算法及应力-寿命估算法。应力-寿命估算方法是建立在标准试样即材料S-N曲线基础上的一种估算方法。即常规疲劳设计法是以名义应力为基本设计参数，按名义应力进行抗疲劳设计。而实际上，决定零件疲劳强度和寿命的是应变集中(或应力集中)处的最大局部应力和应变。因此，近代在应变分析和低周疲劳的基础上提出了一种新的疲劳寿命估算方法——局部应力应变法。

它的设计思路是，零构件的疲劳破坏都是从应变集中部位的最大应变处起始，并且在裂纹萌生以前都要产生一定的局部塑性变形，局部塑性变形是疲劳裂纹萌生和扩展的先决条件。因此，决定零构件疲劳强度和寿命的是应变集中零构件的疲劳寿命，只要最大局部应力应变相同，疲劳寿命就相同。因而有应力集中零构件的疲劳寿命，可以使用局部应力应变相同的光滑试样的应变-寿命曲线进行计算，也可使用局部应力应变相同的光滑试样进行疲劳试验来模拟。光滑试样应变疲劳寿命关系式：Δσ/2＝σ_f′(2N_f)^b，

Δε_p/2＝ε_f′(2N_f)^C

循环应力-应变特性：Δσ/2＝K′(Δε_p/2)ⁿ′

Δε_t/2＝Δε_e/2+Δε_p/2，Δε_e/2＝Δσ/2E

n′-循环硬化指数，K′-循环强度系数，σ_f′-疲劳强度系数，b-疲劳强度指数，εf′-疲劳延性系数，c-疲劳延性指数。E-弹性模量。

汽车行驶工况非常繁复，外界输入也非常复杂，通常在试车场进行各种工况下的试验来等效汽车的实际行驶工况。对底盘零部件在汽车行驶时主要有试车场强化路来考核，强化路包含产品车使用过程中可能遇到的各种路面状况，如拱形不平路、比利时形路、搓板路、薄饼驼背弯道、坡道、坑洼路、横置枕木、薄饼障碍路、斜向坑洼路、转向器测试弯道、混凝土驼峰路等。并将其特征按一定比例浓缩放大，使试验车在该道路上行驶一定里程相当于在外界道路上行驶数倍的里程，起到强化作用，从而缩短试验周期。此时实测应变较大，一般在几万公里不发生疲劳破坏来考核，对于台架疲劳试验，其寿命一般在(0.5-5)×10⁵这个量级，两者属低寿命疲劳范畴，局部应力一应变法是目前进行应变疲劳寿命分析最好的方法。

车轮力传感器(Wheel Force Transducer)由垂向力、侧向力、纵向力、横摆力矩、俯仰力矩、侧倾力矩六分力构成。车轮力传感器(WFT)习惯称之为测量轮，WFT可实时测量车辆在实际运行工况中地面作用于车轮的六分力，为整车及零部件道路模拟试验提供驱动道路载荷谱，其他方面的应用如数字模型的验证、为车辆计算机仿真提供输入数据。

电阻应变片测试技术目前已相当成熟且已大量采用的一种实用的测试技术。任何物体在受力时均要发生变形，物体在力作用下会有拉、压、弯、剪、扭等变形或它们的组合，据力学理论，其最大应力应变一般都发生物体表面，因此，测定物体的表面的应变就有实际意义，而电阻应变片恰恰是粘贴于物体表面测定物体表面应变的一种非常有效的方法。

为达到前述目的，本发明的解决方案是：