[发明专利]一种力—位移混合控制摩托车车架疲劳试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种摩托车车架疲劳试验方法，尤其涉及一种力-位移混合控制摩托车车架疲劳试验方法。

背景技术

摩托车车架是摩托车最关键的承载部件，其结构强度和疲劳可靠性是摩托车最基本性能之一。无论是摩托车车架全新设计，还是改进设计和优化设计，疲劳试验是必不可少的重要环节。目前，摩托车车架的疲劳试验主要采用道路试验、试验场试验和室内台架试验。其中道路试验和试验场试验所需周期长、重复性差、危险性高，而室内台架试验因具有周期短、重复性好、安全可靠等优点，在摩托车车架疲劳试验中具有强烈的需求和广阔应用前景。由于试验装置和试验方法的欠缺，目前摩托车车架室内台架疲劳试验往往采用单一的加载方式，其装夹方式也是针对单一加载方式设定，因此其装夹和加载方式与摩托车车架实际行驶受力情况有较大差距，很难在室内准确高效考核摩托车车架疲劳可靠性。

摩托车实际行驶时，传到车架的载荷主要包括前后轮路面激励，以及发动机和前后乘员或货物的惯性动载荷，这些载荷最终传递和分布到车架。作为摩托车车架这样一个很复杂的构件，要复现车架各部分行驶载荷，可以采用很多激振器对车架不同部位进行加载，但这会使得加载系统非常复杂，而且也很难控制。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种力-位移混合控制摩托车车架疲劳试验方法，该方法在试验装置较简单的情况下，实现了车架实际受力状态，从而能在室内高效准确的考核摩托车车架的疲劳性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种力-位移混合控制摩托车车架疲劳试验方法，在该方法中采用了一种试验系统，该试验系统包括安装平板以及设置在安装平板上的激振器Ⅰ、力传感器、滑动平台、直线导轨、前夹具、龙门架、激振器Ⅱ、位移传感器和后夹具；所述激振器Ⅰ和直线导轨设置在龙门架的一侧，所述后夹具设置在龙门架的另一侧，且直线导轨靠近龙门架；

该试验方法包括如下步骤：

1）对摩托车车架进行有限元分析，找出摩托车车架的薄弱环节和应力集中点，并在各薄弱环节和应力集中点布置应变片，假设为n点；在车架的乘客位置和货架位置布置加速度传感器，假设为k点，按耐久性试验方法在摩托车耐久性试验道路上采集实际行驶时的道路载荷谱；

2）将采集的道路载荷谱进行分析处理和有效性检查，剔除采集的原始响应信号中应力水平较低，对疲劳损伤贡献较小的小信号分量，将载荷谱最大幅值的5%作为剔除小信号的幅值阈值，选取保留95％的损伤量编辑信号，得到浓缩的载荷谱；

3）将摩托车车架总成安装在试验系统上，前夹具与摩托车车架前立管相连，前夹具的下端通过旋转铰与滑动平台相连，滑动平台设置在直线导轨上并与直线导轨滑动配合，摩托车车架后平叉与后夹具在摩托车车架的后轴处相连，以模拟摩托车车架实际支撑方式；所述激振器Ⅰ的一端固定在安装平板上，激振器Ⅰ的另一端通过力传感器顶在滑动平台上，通过激振器Ⅰ模拟摩托车前轮对车架水平和垂直方向的激励；激振器Ⅱ的一端通过平面铰固定在龙门架上，激振器Ⅱ的另一端安装位移传感器，激振器Ⅱ的另一端竖直向下并通过平面铰与车架相连，通过激振器Ⅱ对车架施加位移；在车架的驾驶员位置通过配重块Ⅰ对车架施加惯性力，在摩托车货架的位置通过配重块Ⅱ对车架施加惯性力；在实际行驶时相同位置布置应变片和加速度传感器，激振器Ⅰ施加随机白噪声力信号x_F(t)，激振器Ⅱ施加随机白噪声位移信号x_D(t)对试验系统进行激励，同时采集各应变片和加速度测点的响应信号，假设应变点的响应信号为y_mi(t),i=1,2,...n，加速度传感器响应信号为y_ai(t),i=1,2,...k；按式（1）计算各应变的响应信号与白噪声力信号之间的频率响应函数，按式（2）计算各加速度响应信号与白噪声位移信号之间的频率响应函数，按式（3）计算应变响应信号与白噪声力信号之间的相干函数，按式（4）计算加速度响应信号与白噪声位移信号之间的相干函数：