基于小波变换的汽车零部件加速耐久性载荷谱编辑方法研究

介绍基于小波变换的汽车零部件加速耐久性载荷谱编辑方法的研究。利用Daubechies小波函数(db12)对零件的载荷谱信号进行小波分解,得到不同尺度下的高频和低频下的小波系数,对高频小波系数进行重构,得到高频小波分量。基于分解后高频小波分量,利用包络线损伤识别法,将损伤贡献较大的信号片段从原始信号中识别并提取出来,通过编辑得到零件的压缩载荷谱。以汽车动力总成悬置的载荷谱为例,进行了基于小波变换和基于损伤保留两种方法的编辑。结果表明,基于小波变换的载荷谱编辑方法得到的压缩载荷谱在统计参数(均值、方均根与峰值系数)、能量及信号的幅值分布等方面均与原始载荷谱吻合,可以达到与原始载荷谱相同的加载效果,说明该编辑方法可用于汽车零部件的加速耐久性试验研究中。

基于S变换双阈值法的汽车零部件载荷谱加速编辑

针对S变换编辑法加速编辑效果不佳的问题,提出了一种基于S变换双阈值编辑方法。该方法先对载荷谱进行S变换以获取最大幅值谱,在以双阈值识别并保留的幅值谱片段为依据保留对应的载荷谱片段后,再将其拼接成加速后的载荷谱,最后对比分析S变换双阈值编辑法与S变换编辑法编辑的加速谱的统计参数、功率谱密度、穿级计数和疲劳仿真结果。研究结果表明,S变换双阈值编辑法可明显压缩原始载荷时间,且其压缩效率高于S变换编辑法,转向节的疲劳损伤和寿命分析误差更小,适用于汽车零部件载荷谱加速编辑研究。

基于小波变换的汽车零部件加速耐久性多轴载荷谱编辑方法研究

开展基于小波变换的汽车零部件加速耐久性多轴载荷谱编辑方法的研究。提出一种修正重采样的载荷谱预处理方法,该方法能够消除重采样因峰谷值漏采带来的信号损伤计算误差。将预处理后的零件载荷谱进行小波分解,分解后的高频小波系数进行重构得到高频小波分量,基于高频小波分量,利用包络线损伤成分识别方法,提取出原始信号中对零件损伤有较大贡献的部分,得到零件的编辑载荷谱。基于小波变换的多轴载荷谱编辑方法得到的压缩信号,在伪损伤保留量、统计参数、穿级计数分析及功率谱密度等方面均与原始信号有较好的一致性,并且没有改变通道之间的相位关系,可以达到与原始信号相同的加载效果。通过控制臂的疲劳仿真计算,进一步验证编辑载荷谱与原始载荷谱具有相同的加载效果。该编辑方法可用于汽车零部件的加速耐久性试验研究中。

基于S变换的汽车零部件疲劳载荷谱编辑法研究

小波变换和短时傅里叶变换为频域载荷谱编辑方法的主要分析工具,小波变换法分解函数及分解层数难确定和短时傅里叶变换法窗宽固定的缺陷,导致对随机载荷的分析结果存在偏差,影响载荷编辑质量。为解决此问题,基于S变换基本理论,探索S变换在载荷加速编辑领域的应用,对试验场采集的应变信号进行S变换分析提取最大幅值谱,并以此为依据提取轮心六分力信号中的损伤载荷获取加速谱。将S变换、损伤保留、小波变换和短时傅里叶变换加速谱从载荷压缩量、损伤保留比例、功率谱密度、统计参数、穿级计数和疲劳仿真等方面进行对比分析。研究结果表明:基于S变换最大幅值谱可准确识别原始信号中的小损伤载荷;保留相同损伤保留量前提下,S变换加速谱的压缩效率最高且统计参数误差最小;S变换编辑法可将原始载荷时间压缩46.67%,同时加速谱的疲劳分析误差仅为2.2%,可获得与原始载荷相同的分析结果;S变换编辑法在疲劳分析效率和分析精度方面优于损伤保留、小波变换和短时傅里叶变换编辑法;该方法适用于汽车零部件疲劳耐久性分析。

基于多参数特征保留的载荷谱加速耐久性编辑

为了得到时间更短加载效果相同的加速耐久性试验载荷谱,提出了基于多参数特征保留的载荷谱编辑方法。该方法同时考虑载荷谱的损伤、功率谱密度以及统计参数等信息,对零部件载荷谱的时间进行压缩。以汽车悬架螺旋弹簧的载荷谱为例,采用该方法进行缩减,同时从多个参数特征方面与传统的基于损伤保留的编辑方法所得到的载荷谱进行对比。为了进一步验证编辑效果,采用编辑谱和原始谱对弹簧进行疲劳仿真。结果表明,该方法能够有效缩短汽车零部件的载荷谱,可得到与原始载荷谱具有相同加载效果的编辑载荷谱。

汽车零部件疲劳分析载荷谱加速编辑法研究

以某试验场实车采集的轮心六分力信号和关键点监测信号为基础数据,分别采用伪损伤保留法、损伤保留法和峰谷值抽取法对实测信号加速编辑;从时间压缩比例、功率谱密度、统计参数、穿级计数和雨流计数等5个方面对加速谱进行了讨论分析;从疲劳仿真角度进一步探讨了不同加速编辑法分析零部件疲劳问题求解结果精度的差别,并对加速谱效率进行了评估。研究结果表明,3种加速编辑法分析得出的转向节疲劳寿命的相对误差差距较小,均在3.72%以内,但疲劳仿真效率较原始载荷谱有大幅提高。综合考虑多方面分析角度,损伤保留法可准确删除原始信号中的无损伤段,获取时间最短加速谱的同时功率谱密度吻合程度最好,分析零部件疲劳问题效率及分析结果的精度最高,损伤保留法相对伪损伤保留法和峰谷值抽取法更具优势。

商用车驾驶室虚拟迭代目标谱优化与分解

商用车驾驶室总成载荷谱是影响虚拟疲劳预测精度与计算效率的关键。本文探究了道路载荷谱采集与编辑、高保真动力学建模以及虚拟迭代等重点环节,以期从工程应用角度获取准确、高效的外联点时域载荷。首先,在试验场实车采集了驾驶室总成全路径道路载荷谱,考虑随机误差对原始数据进行归一化拆分并重组,得到统计性较强的试验场总损伤目标;然后,利用等效损伤原则优选出9段工况及其循环数,不仅将误差控制在10%以内,同时时效提高了75%;随后,结合实测减振元件的性能参数,建立了高保真驾驶室刚柔耦合动力学模型,并通过驾驶室7通道道路模拟台架验证了模型精度;最后,通过虚拟迭代完成了优选工况的载荷分解,迭代误差小于10%。基于上述优选并分解得到的外联点载荷,高效完成了驾驶室本体虚拟疲劳计算,并准确预测了驾驶室焊点失效情况,与道路模拟台架耐久试验结果有较高的吻合度,为商用车驾驶室的设计和优化提供了有力的技术支撑。

基于伪损伤保留的道路载荷谱加速编辑方法研究

对汽车道路载荷谱进行编辑分析,是开展整车及零部件疲劳耐久试验和分析的有效手段,基于此本文提出了一种基于伪损伤保留的道路载荷谱加速编辑方法。汽车道路载荷谱中一般包含大量的低幅值小载荷,本文以保留原始载荷谱90%的伪损伤当量为目标,通过设定边界条件删减低幅值小载荷的方法对道路原始载荷谱进行编辑处理,最后生成伪损伤保留比例为90%的加速谱。进而从时域、功率谱密度、统计值和雨流计数等方面对原始谱和加速谱进行了分析和对比,结果表明在原始谱载荷特性、统计特性、频域特性及雨流矩阵特征的基础上实现了明显的加速,可代替原始谱开展疲劳耐久试验,缩短试验周期。

汽车底盘耐久性载荷加速编辑策略

载荷谱编辑方法和损伤保留比例共同影响载荷编辑质量。以试验场实测转向节应变数据为参照,应用损伤保留编辑法和小波变换编辑法,获取不同损伤保留比例的轮心6分力信号加速谱。从压缩效率、功率谱密度、穿级计数、雨流计数和统计参数方面分析编辑方法和编辑参数对加速谱质量的影响。通过疲劳仿真对比不同编辑方案对零件疲劳分析精度和分析效率的影响。结果表明,损伤保留比例设定不低于90%是保证载荷谱编辑质量的前提。损伤保留编辑法和小波变换编辑法的疲劳分析精度接近,但损伤保留编辑法的加速效果更佳。采用损伤保留编辑法保留原始载荷95%损伤量为最佳编辑方案,加速谱的时间压缩近50%,疲劳寿命仿真误差控制在5%以内且仿真效率提高215%,为提高耐久性载荷的编辑质量提供参考。

乘用车副车架耐久加速试验研究

研究针对某乘用车副车架在路试中发生的开裂现象,运用相干性分析、PSD谱及仿真疲劳量化分析等手段,确定失效点损伤主贡献方向、频段等,并在虚拟台架上模拟加载多种试验方案,计算出各种试验方案对失效点造成的损伤值,与所有载荷同时加载造成的总损伤作对比,确定最终台架方案;同时为提高试验验证效率,采用峰谷值抽取法,对载荷谱进行加速编辑。最终达到了预期试验效果。

基于仿真和台架试验的车体关键部件寿命预测

将某高速列车车体关键部件作为研究对象,通过线路试验、台架试验和有限元仿真三部分相结合对其在随机振动激励作用下的寿命进行预测。以线路试验某测点加速度时间历程作为激励,对其进行傅里叶变换得到原始频谱;对原始频谱基于疲劳损伤等效原则在频域内进行5 h加速,得到了加速5 h谱;按照RMS等效原理得到标准的三段加速谱;并结合IEC61373:2010标准进行长寿命试验。对上述4类谱从仿真和台架试验分别进行寿命预测,来探究车体关键部件的疲劳损伤规律。结果表明,4类谱的损伤具有一致性,该方法是可靠有效的,并且可为工程应用提供一定的参考。