[发明专利]一种H型大梁框架弯曲扭转力学性能测试方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及汽车制造技术领域的方法和装置，特别涉及一种超高强度钢汽车车架H型大梁框架弯曲扭转力学性能测试方法及装置，可用于考察行驶中载重汽车车轮在对角搁置，车架出现弯曲及扭转复合载荷产生的关键部位的应变、位移、扭转角以及载荷大小。

背景技术

现代汽车工业对轻量化、安全性、尾气排放、成本控制及燃油经济性的要求越来越高，这就驱使汽车工业采用高强度钢板和一些高强度轻量化材料。汽车车架是汽车上的一个重要承载部件，据统计汽车车身的质量约占整车自身品质的40%～60%，其结构的轻量化对汽车节能和环保具有重要意义。

H型大梁作为汽车车架的主要组成部分，采用高强度钢板替代传统钢板组成的H型大梁可实现车架减重。作为汽车底盘主要组成部分，H型大梁在载重过程总，当前后轮对角搁置，车架底盘处于扭转状态。为保证车辆在行驶过程中的安全，减薄后超高强度车架底盘是否达到相应的刚度要求，为此必需在车架底盘设计制造过程中，进行H型大梁进行框架扭转性能测试非常重要。

欧洲专利号EP20100193031公开了通过电机测试轴向两端在扭转、弯曲载荷下的力矩的方法。

中国专利号CN201220024189.4公开了“车身静态弯曲扭转刚度测试装置”，该专利是通过四个支撑固定将试验车身在底座上，加载装置安装在底座的前端右下角，进行试验车身刚度测试。

中国专利号：CN200610114437.3，专利名称：平行板电容驱动的MEMS弯曲扭转疲劳实验装置，该专利通过两个平行板电容驱动器分别实现对疲劳试样的弯曲和扭转驱动实验。

综上所述，现有的专利主要是针对比较简单的单一零件（主要是轴类零件）进行单一载荷（弯曲或扭转）进行测试，而对于H型大梁框架类的部件未见公开。

发明内容

本发明的目的在于提供一种H型大梁框架弯曲扭转力学性能测试方法及装置，通过关键位置的应变、位移、扭转角与载荷之间的关系，验证减薄后超高强度车架底盘的刚度要求，以确保车辆在行驶过程中的安全。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种H型大梁框架弯曲扭转力学性能测试方法，包括如下步骤：

1）测试平台搭建

将待测H型大梁框架的一对角两端分别放置在两个底部支撑座上，即框架长度方向和纵向方向H型大梁联接交叉点位于底部支撑座上；其中一个底部支撑座为滚动支撑，其包括底板及其上的半圆形支撑块；

在H型大梁框架的另一对角两端上放置一加载横梁，加载横梁两端下设横梁加载支座，将载荷均匀传递给H型大梁框架；保持加载横梁中心与H型大梁框架中心一致，并在加载横梁中心位置设加载液压缸，加载液压缸连接动力泵、加载仪；

加载横梁加载面中心位置划十字交叉线，以保持加载前后左右正确性，支撑位置对称分布于加载线两侧，以保持加载平衡。

H型大梁框架两端H型大梁中部外侧面即H型断面的上下翼内侧面及腹板外侧面分别粘贴五片应变片，其中腹板外侧面自上向下粘贴三片应变片，各应变片分别电性连接平衡电桥，平衡电桥电性连接计算机；校核测试系统正确性和电路连接合理性，使测试初始值为零；

H型大梁框架加载端X、Y、Z三个方向分别放置位移计，各位移计分别电性连接平衡电桥，平衡电桥电性连接计算机；

2）弯曲扭转测试准备

2.1测试前通过CAE模拟仿真分析初步估量H型大梁发生最大弹性变形的载荷大小，整个测试过程中载荷大小必须在最大弹性变形载荷范围内，以保证整个测试过程构件只发生弹性变形；在H型大梁发生最大弹性变形的载荷范围内，设定阶梯式目标载荷，依次实现不同目标载荷下构件的力学性能测试；

2.2测试前必须通过预加载调试，保证前后、左右载荷均匀分布，且调整各相初始值为零；

3）加载测试

在材料弹性范围内，随机加载，通过计算机得到的测量位置位移和应变调节H型框架支撑、加载横梁及其支撑位置，以保证前后、左右载荷均匀分布；

通过计算机平衡调节各位移、应变初始值为零；

通过加载仪控制动力泵，使载荷达到目标载荷，然后保值，记录对应的位移和应变数据，反复测试三次，测试结果取三次数值的平均值，加载测试完毕，载荷完全卸载；调节各位移、应变初始值为零后再进行下一次加载测试；按照试验要求顺序加载，依次实现不同载荷下力学性能测试；实验结束后，拆除实验装置，并将试样妥善保管。

进一步，如果H型大梁框架上表面不处于水平状态，两个底部支撑座按需要增加垫片，以保证框架上表面水平。