[发明专利]一种基于核密度估计的履带车辆传动轴载荷谱编制方法

说明书

本发明涉及一种基于核密度估计的履带车辆传动轴载荷谱编制方法，包括如下步骤：步骤S1、履带车辆扭矩载荷样本数据采集及预处理；步骤S2、依次通过第一次两次雨流计数、均幅值极值推断、第二次雨流计数、二维核密度估计、多工况合成与外推生成二维载荷谱。本发明采取两次雨流计数，第一次雨流计数结果用于均幅值极值推断，第二次雨流计数结果用于核密度估计，既能很好地拟合均幅值分布，又能对实测雨流矩阵做合理外推。采用本方法编制出的载荷谱与实测雨流矩阵具有高度相似的概率密度分布，同时还实现了对实测雨流矩阵的合理外推，达到了预期效果。

技术领域

本发明涉及车辆可靠性技术领域，尤其涉及一种基于核密度估计的履带车辆传动轴载荷谱编制方法。

背景技术

载荷谱是进行车辆受载零部件机械结构设计和疲劳试验的基本依据，获得符合实际使用情况的载荷谱则成为车辆零部件抗疲劳设计的重要前提。由于载荷循环包含幅值和均值两个维度，能反映材料力学特性的双参数雨流计数法成为现今载荷谱编制过程中通用的计数方法。基于典型任务的对数当量寿命概率分布，阎楚良提出了具有高置信度的中值疲劳载荷谱编制原理，提高了飞机结构定寿和延寿的可靠性。已有文献分别在军用履带车辆传动装置耐久性评价与疲劳寿命预测方面做了相关研究。在对雨流矩阵做概率分布拟合时，与传统参数法相比，非参数法的拟合效果更具优势，其中核密度估计法得到越来越多的研究和应用，但其与编谱流程的有机结合则较少被关注。

疲劳分析和试验常用的载荷谱包含二维载荷谱、一维载荷谱和八级程序谱。军用履带车辆的传动装置、行走装置、行驶路面和驾驶操作有别于一般车辆，这些特点使其行驶载荷复杂多变，传动系零部件发生疲劳破坏的故障率高，故编制出可信度较高的传动系定寿载荷谱对车辆的可靠性提升具有重要意义。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于核密度估计的履带车辆传动轴载荷谱编制方法，用以解决现有履带车辆传动轴载荷谱编制的可信度问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种基于核密度估计的履带车辆传动轴载荷谱编制方法，包括如下步骤：步骤S1、履带车辆传动轴扭矩载荷样本数据采集及预处理；

步骤S2、将预处理后的扭矩载荷样本数据依次通过第一次雨流计数、均幅值极值推断、第二次雨流计数、二维核密度估计、多工况合成与外推生成二维载荷谱。

进一步，所述步骤S2包括如下步骤：

步骤S201、将预处理后的扭矩载荷样本数据按档位进行分割统计，确定各档位第一次雨流计数的扭矩范围和组数；

步骤S202、根据步骤S201得到的雨流计数的扭矩范围和分组对各档位扭矩载荷样本数据进行第一次雨流计数，得到各档位雨流矩阵；

步骤S203、根据各档位雨流矩阵作均幅值极值推断，得到各档位均幅值极值；

步骤S204、选取步骤S203计算得到的所有档位均值极大值中的最大值、均值极小值中的最小值、幅值极大值中的最大值和幅值极小值中的最小值，由选取的均值范围和幅值范围推导得到扭矩范围，作为第二次雨流计数的扭矩范围，再选定分组数，生成新的雨流矩阵；

步骤S205、采用基于高斯核的二维核密度估计，得到各档位新雨流矩阵的密度估计；所述二维核密度估计的扭矩范围和分组数与第二次雨流计数的扭矩范围和分组数相同；

步骤S206、多工况合成及外推得到各工况外推载荷频次，结合步骤S205得到的各档位新雨流矩阵的密度估计得到二维载荷谱。