[发明专利]一种表征组合路况作用下车辆结构疲劳损伤的网状图法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆结构疲劳损伤研究领域，尤其涉及一种用于确定在组合路况作用下车辆结构疲劳损伤状况的方法。

背景技术

路面不平度激励对车辆性能产生直接影响，为确定真实路面激励对车辆疲劳耐久性的影响，在试验场各强化路面激励条件下的车辆结构疲劳损伤研究以及实测载荷谱下的寿命预测，已受到主要车辆研发机构、大型汽车企业的高度重视，开展了许多车辆疲劳耐久方面的研究工作，主要集中在试验场载荷谱下的道路模拟实验，汽车疲劳耐久强化试验等研究。对于车辆结构件的疲劳损伤评估，目前主要有两种方法：一种是数值仿真法，主要结合有限元与疲劳理论进行结构的疲劳寿命预测，多用于结构改进或定型分析；一种是试验方法，多用于产品的定型或验证，试验周期长，以上方法都不能充分有效利用汽车整车和零部件生产企业所进行的强化路面下疲劳耐久试验数据，在产品开发、改进优化过程中仍需不断重复试验，大大增加了试验成本，为此，实现对疲劳耐久试验数据有效利用十分必要，而且具有十分重要工程应用价值。

目前，车辆工程领域，许多厂家都在结合自身产品进行大量的疲劳耐久试验，获得了大量的载荷谱数据。特别是试验场强化路面车辆载荷谱，主要用来产品定型、耐久分析，以及提供疲劳耐久台架试验的加载谱。对于载荷测试数据主要是直接用于以上单一试验目的，并未深入研究载荷谱对车辆结构损伤的潜在影响，以便清晰对比不同强化路况里程、不同作用顺序对车辆结构损伤和疲劳寿命的影响规律，从而指导企业进行试验方案修正和试验规范调整，提高试验效率和产品开发质量。

对于不同汽车企业来讲，为了在不重复进行道路载荷测试情况下考查试验场不同强化道路对车辆结构的疲劳损伤、有效调整试验场不同强化道路试验规范，本发明提出一种表征组合路况作用下车辆结构疲劳损伤的网状图法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种在组合路况作用下车辆结构疲劳损伤的表示方法，为车辆结构疲劳损伤的准确分析、道路试验规范的有效调整等提供一种方便可靠的研究手段，为车辆疲劳耐久研究提供有效方法。

本发明的技术解决方案是：该方法首先是确定组合路况，进行测试和编制车辆结构载荷谱；其次是计算各路况作用下车辆结构损伤和总损伤；再次是计算各路况作用下的车辆结构损伤密度和在总损伤中的权重；最后是将各路况作用下的损伤密度和权重分别作为圆半径和圆心角，绘制网状图。该网状图的封闭面积即表示了车辆结构在组合路况下的疲劳损伤。

其中，该方法包括以下步骤：第一步，车辆结构在组合路况下应变载荷测试和编制载荷谱；第二步，计算各路况作用下车辆结构损伤和总损伤；第三步，计算各路况作用下车辆结构损伤密度和在总损伤中的权重；第四步，绘制网状图。方案流程如图1所示。

其中，该方法的具体步骤如下：

第一步：车辆结构在组合路况作用下应变载荷测试和编制载荷谱

(1)确定组合路况，选择三种及以上的路面等级较低的强化路组合；

(2)结构载荷测试，对车辆重要结构的损伤危险点进行载荷测试；

(3)编制载荷谱，应用雨流法对各单一路况和组合路况作用下车辆结构载荷分别进行计数统计。

第二步：计算各路况作用下车辆结构损伤和总损伤

应用glyphworks软件计算每种路况作用下车辆结构的疲劳损伤和在组合路况下的总疲劳损伤；

第三步：计算各路况作用下车辆结构损伤密度和在总损伤中的权重

(1)计算每种路况作用下车辆结构的损伤密度值，其值为疲劳损伤值与该路况里程的比值；

(2)计算每种路况作用下车辆结构疲劳损伤在总损伤中的权重值，其值为每种路况车辆结构损伤值与总损伤值的比值；

(3)对损伤密度进行百分制计分，根据损伤密度的实际大小进行百分区域值划分，通过向上取整，确定出各路面下产生的损伤密度的分值。

第四步：绘制网状图

(1)绘制合适大小的单位圆；

(2)按各路况作用顺序，以顺次确定圆心角，其大小与各路况损伤权重相等，绘制出各半径；

(3)在相应的半径上，选取各路况作用下车辆结构损伤密度的分值点，半径由内而外为0～100分；

(4)顺次连接各点，形成封闭面积，其大小即表示该组合路况作用下车辆结构的疲劳损伤。