Study of Load Modeling Technology on Hardware-in-the-Loop Simulator of Gun Servo System

A hardware-in-the-loop (HWIL) simulator for gun servo system is described in this paper, and its load modeling technologies,such as road spectrum model,sea wave model are studied. The simulation results show that the models can be used in HWIL and satisfy the requirements of hardware-in-the-loop simulator of gun servo system.

疲劳耐久性评价技术研究综述

疲劳载荷谱处理是疲劳耐久分析的关键环节。在载荷谱的获取方面,综述并分析了虚拟路面法和载荷迭代法的优势和劣势。在载荷谱的处理方面,综述了增大幅值法、峰谷抽取法、增加频率法、时域关联编辑法等7种载荷谱处理方法,分析结果表明基于时域、频域或者将两者结合对载荷谱特征及信息进行提取,基于疲劳寿命损伤理论对载荷谱进行简化,能进一步加快疲劳分析的流程、缩短研究时长。在疲劳分析方法方面,分析了不同疲劳分析方法的优势和劣势,结果表明在疲劳分析过程的不同阶段选择合适的疲劳分析方法可以获得精度更高的疲劳预测结果,能更高效地获得车辆目标零部件的疲劳寿命。在疲劳耐久台架试验验证方面,针对台架试验的迭代过程存在迭代收敛较慢的问题,提出未来可以尝试通过神经网络的方式来对传递函数进行学习,以期获得更好的迭代效果,获得更为准确的驱动信号,提高疲劳分析的效率。

重载沥青路面结构设计轴载及力学响应分析

为了探究重载沥青路面结构设计轴载参数及力学响应分析,基于鲁中地区的高速公路实测车辆轴载数据,分析其轴载谱确定本地区的沥青路面结构设计轴载参数,拟定2种沥青路面结构及计算模型参数,利用麦路(M-Pave)软件计算在135 kN和100 kN轴载水平下路面结构的剪应力和水稳层层底拉应力并进行结构寿命预估。结果表明:确定以单轴双轮胎135 kN作为本地区重载交通设计代表轴载。结构1的剪应力峰值出现在距路表深度1~2 cm处,结构2的剪应力峰值出现在路表下2~4 cm处。2种轴载水平下剪应力随距路表深度的变化趋势基本一致,随着深度的增加,剪应力逐渐减小。2种路面结构剪应力计算表现为在路表下0~12 cm深度范围内剪应力值为140~280 kPa,在12~30 cm深度范围内剪应力值为50~140 kPa,其中设计代表轴载135 kN下的最大剪应力比标准轴载100 kN下最大剪应力增加15%~16%。在相同轴载水平下,结构2的水稳层底拉应力较结构1增加约10%。在相同路面结构下,设计代表轴载135 kN下的水稳层底拉应力比标准轴载100 kN增加约34%。当交通量达到重、特重交通荷载等级时,不同轴载水平下2种结构的水稳层结构寿命均超过了40 a,其中结构2的沥青层寿命可达到18~34 a,结构1的沥青层永久变形寿命为10~23 a。

路谱台架试验研究

介绍了MTS四立柱道路模拟系统的组成和其核心算法RPC的原理,利用该设备从两个方面来验证路谱输人道路模拟机进行汽车耐久性试验的可行性,一方面,道路高程在道路模拟机上再现的台架试验,另一方面,路面载荷谱输入到四立柱道路模拟机的台架试验,结果表明,路面高程可以精确再现,汽车载荷谱为期望响应的台架耐久性道路模拟试验模拟效果良好。

基于实测载荷谱和仿真载荷谱的底盘疲劳分析及对比

由于实测载荷谱存在应用范围小,需要改制骡车进行试验采集,且成本较高的特点,从而促进了基于虚拟路面的仿真载荷谱获取技术的发展,仿真载荷谱既不受骡车限制,且成本也低。以实测载荷谱为基准,验证了基于3D虚拟路面的仿真载荷谱的精确性和实用性。建立某试验场共振路2的3D虚拟路面和某车型整车多体动力学模型,获得仿真载荷谱;将六分力传感器实测的载荷谱与仿真载荷谱进行时域、频域和损伤的对比,验证了仿真载荷谱的精确性;对底盘部件疲劳仿真分析下的损伤进行对比,发现两种载荷谱下的疲劳损伤分布趋势完全一致,摆臂与转向节的最大损伤比值分别为1.79和2.43,验证了3D虚拟路面和整车多体动力学模型构建方法的正确性,以及基于3D虚拟路面提取的疲劳载荷谱的工程实用性。

车辆道路行驶载荷谱测量及推断方法研究

采用车轮力传感器与加速度计进行道路行驶载荷谱的测量,对力信号与加速度信号分别进行功率谱密度分析,区分出由驾驶习惯和道路条件引起的载荷。对驾驶习惯与道路条件两种情况引起的载荷与加速度信号分别进行相关分析与统计推断,数据表明推断载荷与实测载荷吻合良好。根据此关系进行中国部分道路行驶载荷的推断,采用程对计数法得到了中国部分道路行驶载荷的累积幅值频次图。

基于实测载荷谱的载荷分解及后桥疲劳分析

将汽车试验场实测载荷谱,按各路面载荷谱在频域下主要集中频段的高低划分为低频和高频路面载荷谱。对于高频路面载荷谱采用基于六分力测试信号的虚拟迭代方法进行分解,对于低频路面采用基于陀螺仪测试信号的方法计算车身姿态,再结合六分力测试信号的方法进行分解,且两种方法均要控制实测与仿真的轴头加速度、弹簧位移等信号的相对损伤比在0.5~2.0范围内。基于载荷分解得到后桥接口点的动态载荷,利用有限元和疲劳分析理论,对其进行疲劳寿命分析预测,反映了后桥在前期开发中存在的疲劳风险,同时进行相应的结构改进优化,分析表明,其寿命满足疲劳性能目标并通过了强化耐久试验的验证。

基于路谱输入的汽车台架耐久性试验方法研究

通过对路谱驱动汽车台架耐久性试验、汽车道路耐久性试验及载荷谱驱动汽车台架耐久性试验的试验车辆响应信号和台架信号的对比分析,探讨了路谱驱动台架耐久性试验的可行性。并依据对路谱驱动试验精度的分析,提出了提高试验精度的途径。

合成道路谱在四通道整车道路模拟试验中的应用

介绍了一种基于路面不平度输入的合成道路谱生成方法,以某款车为例,分析了合成道路谱在四通道整车道路模拟试验台上的模拟质量。试验结果表明,对垂直载荷敏感的通道模拟精度良好,大部分相对载荷为0.5~2.0,与实际载荷测量的波动范围一致。合成道路谱可作为四通道的垂直载荷激励,能够对整车车身和内、外饰件等零部件进行快速质量评价。

城市道路桥梁的疲劳荷载谱

我国针对公路及城市道路桥梁疲劳设计的车辆荷载谱还是个空白,本文以上海市内环线中山路3号桥地面道路桥梁为例,对城市道路桥梁的疲劳荷载作了研讨.在1994年和1995年两次交通调查的基础上,得到了由18类日常典型的运营车辆组成的荷载频值谱.依据等效的疲劳损伤原理,将实测的车辆荷载频值谱简化成由6类模型车辆组成的具有实用性的荷载频值谱.所建立的模型车辆荷载频值谱,对于日常车辆交通构成与本文状况相类似的其它城市道路桥梁的疲劳损伤度验算,可作为参考.

室内道路模拟试验中迭代目标谱的选择方法

进行整车室内道路模拟试验时,迭代目标谱的选择是关键一步,目前通用的方法是选择中值损伤谱作为迭代目标谱,以某轿车在汽车试验车采集到的载荷谱为例,阐述了一种最小标准差谱作为迭代目标谱的载荷谱的选择方法,并在数值统计分析、雨流循环损伤分布、冲击响应谱和频域疲劳损伤谱四个方面对最小标准差谱和中值损伤谱进行了对比分析,结果表明:最小标准差谱优于中值损伤谱。最后通过进行整车室内台架试验,验证了结论。

基于道路载荷谱的柴油机激励分析和台架试验循环研究

基于车辆典型路面行驶产生的道路载荷谱,对发动机的典型运行工况和瞬态行为进行了分析和研究,构建了基于道路载荷的台架运行循环。研究表明：1 500r/min和1 600r/min是车辆行驶过程中柴油机的常用转速,其使用频率远高于其他转速;转速超过1 800r/min时柴油机多数工作于满负荷工况点;柴油机在1 400~1 800r/min运行时主要集中在中高负荷工况,负荷百分比统计值高于60%;整个载荷时间历程中,500~600r/min幅度的转速跃变比例高,且转速最大跃变不会超过1 000r/min。构建的台架运行循环与实际道路载荷强度相似、转速分布类似,能够表征车辆行驶过程中柴油机的激励状态。

目标用户道路谱与试验场道路谱的载荷当量等效模拟研究

基于实测后桥轴头的垂向力、纵向力和测向力信号,利用载荷分析软件,对某车型在典型地区道路和某试车场道路上实测得到的后桥载荷谱进行疲劳特性分析,得出了各类道路经雨流统计的载荷特性,进而将试车场各路段进行组合来等效模拟用户使用道路。对用户使用道路与模拟后的试车场组合路段进行了多轴载荷损伤比较分析,验证了两者间的等效关系。

基于道路载荷谱的城市公交车辆传动耐久性试验方法

城市公交车辆行驶路线相对固定,道路载荷重复性高。为了更精确地评估城市公交车辆传动耐久性,提出了基于用户载荷谱的新型测试方法。首先,采集某时段的城市公交车辆在行驶过程中的变速器输出轴道路载荷谱,结合行驶挡位,将道路载荷分解到变速器输入轴,计算其行驶里程中其各挡位的输入轴载荷分布情况,细化到不同载荷等级区间,并计算频次。其次,采用等效损伤理论,将不同等级的载荷等效至最大损伤载荷并折算加载循环次数。最后,根据设计行驶里程与实际道路载荷谱行驶里程,外推最大损伤载荷下的循环加载次数,提出关联用户道路载荷的变速器耐久性试验方法。研究结果表明:在变速器耐久性试验中,通过该方法得到了城市公交车辆常用行驶挡位的可靠性试验循环加载次数,同时更准确地测试了城市公交车辆变速器的耐久性。

基于Hilbert边际谱的道路载荷谱特征分析

针对实际道路载荷谱信号具有非平稳特点的问题,以某自卸车在不同强化道路上的实测载荷谱为研究对象,运用Hilbert-Huang变换计算其Hilbert边际谱,分析了不同强化道路载荷谱的信号特征,得出了该车的动态响应特性以及自身固有特性.在此基础上,确定迭代目标谱的滤波频率范围,并在该车的室内道路模拟试验中取得良好的迭代效果.结果表明,Hilbert边际谱能够有效地应用到非平稳道路载荷谱的分析当中.

路面功率谱密度识别的仿真

路面激励是汽车平顺性和操纵稳定性研究中的重要因素。提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络识别路面功率谱密度的仿真研究方法。建立了4自由度汽车振动模型,利用Matlab软件仿真得到汽车车身质心垂直加速度功率谱密度和俯仰角加速度功率谱密度。应用RBF神经网络建立了汽车车身质心垂直加速度功率谱密度、俯仰角加速度功率谱密度和路面功率谱密度之间的非线性映射模型。仿真结果表明:该方法思路明确,抗噪声能力比较强,识别的精确度高。

汽车副车架衬套道路载荷谱缩减应用研究

以某典型汽车副车架衬套为试验对象,探讨了汽车底盘橡胶减振元件的道路行驶载荷谱缩减方法,介绍了对道路行驶载荷谱进行雨流统计的原则、载荷雨流矩阵转换为位移雨流矩阵和损伤矩阵的方法、橡胶件的有限元分析以及应变-寿命曲线获取方法等,并应用缩减的载荷谱进行了台架耐久试验。与道路试验结果对比表明,所提出的道路行驶谱载荷谱缩减方法可快速有效地对橡胶件的耐久性能进行评价,可节省试验资源、缩短产品开发周期。

室内台架道路模拟试验技术发展综述

早期发现零件缺陷及快速复现道路试验中发现的样件失效问题是台架试验的关键。针对国内外汽车室内台架道路模拟耐久性试验技术发展现状,介绍了台架道路模拟试验技术原理,总结了影响台架试验的关键技术,对不同类型试验台架及试验方法、载荷谱获取、载荷谱样本选择方法及台架道路模拟试验结果评价方法的研究现状进行了梳理分析,探讨了室内台架道路模拟耐久性试验技术的研究发展方向。

基于远程参数控制的DCT关键零部件道路模拟试验

为考核双离合自动变速器(DCT)中阀体、传感器和电子元件等关键零部件在实际道路冲击振动下的疲劳可靠性,基于远程参数控制(RPC)技术,结合美国MTS液压伺服激振器和控制系统,设计并搭建了DCT关键零部件道路模拟试验台。通过在关键零部件附近安装加速度传感器和应变片,结合某企业可靠性试验方法,在襄阳试车场采集了大量载荷谱,并对载荷谱进行了分析和反复模拟迭代,准确快速地再现了DCT关键零部件在襄阳试车场相应试验路段的振动特性,为考核DCT阀体、传感器及电子元件等关键零部件的疲劳可靠性提供了一种行之有效的方法。

基于RBF神经网络识别路面谱的新方法

路面不平度是车辆行驶中振动的重要激励。为了识别路面不平度的功率谱密度函数(路面谱),提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络识别路面谱的新方法。该方法以7自由度汽车振动模型为基础,以MATLAB软件仿真得到的汽车车身质心垂直加速度谱为神经网络理想输入样本,以GB7031-86建议的路面谱为神经网络理想输出样本,应用RBF神经网络建立汽车车身质心垂直加速度谱和路面谱之间的非线性映射模型。另取一组仿真得到的车身质心垂直加速度谱代入已训练好的网络进行路面谱识别。结果表明:该方法具有较强的抗噪声能力和较理想的识别精度,识别的路面谱与拟合的路面谱吻合一致。