一种汽车试验场结构耐久性道路选型方法与流程

1.本发明属于汽车试验技术领域，具体涉及一种汽车试验场结构耐久性道路选型方法。


背景技术：

2.汽车试验场结构耐久性道路是汽车产品验证的主要场所，用于验证车辆结构件的疲劳耐久性、可靠性等。长期以来，国内汽车企业多在第三方汽车试验场进行试验，这些汽车试验场的结构耐久性道路种类往往有30多种，但这些耐久性性道路对车辆激励的类型是有一定类似、重复的，其路面建设主要是兼顾汽车其他性能的评价，如异响、舒适性等评价。
3.为了解决第三方试验场资源受限的问题，一些汽车企业开始自主建设试验场，现汽车企业自建试验场常见的技术方案有两种，一种是将第三方试验场的路面全部参考，另一种凭主观经验，选择部分道路。现有技术的缺点主要为：全部参考的技术方案需要占地面积较大，动辄40多种道路，成本较高。凭借主观经验的方案则缺少数据支撑，误差率较大。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种汽车试验场结构耐久性道路选型方法，参考现有汽车试验场地的试验规范，通过数据采集获得车辆各结构载荷模型下对应的时间历程数据，并计算各个路面及整个试验规范的损伤，分析出车辆各结构载荷模型下的路面损伤权重比，选择合适道路种类，自建结构耐久性道路，发挥最大的经济效益。
5.为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种汽车试验场结构耐久性道路选型方法，包括以下步骤：
7.s1、数据采集
8.使用车载数据采集器进行汽车试验场数据采集，测试结果选取采集的数据的平均值；
9.s2、通过对现汽车试验场各路面损伤权重比分析，将现汽车试验场各路面在设定载荷模型下的损伤权重按设定排列，选取依次累积损伤权重∑η
ij
≥90％以上的路面，作为新汽车试验场结构耐久性道路的选型的参考；
10.损伤权重比的计算原理：
[0011][0012]
式中η
ij
——第i种路面在j载荷方向的损伤权重比；
[0013]
——第i个路面在j载荷模型的损伤；
[0014]
ni——第i个路面的在规范中的循环次数；
[0015]dj
——j载荷方向的规范总损伤。
[0016]
进一步的，在试验车辆上设置有四个位移传感器、四个六分力传感器及两个转向力传感器，四个所述位移传感器、四个所述六分力传感器及两个所述转向力传感器均通过
数据电缆与数据采集器连接；计算机通过信号控制数据采集器的设置及数据采集。
[0017]
进一步的，在进行数据采集时，选用n位驾驶员使用同一试验车辆分别进行数据采集，n为大于3的自然数，每组数据至少采集3次，获得3n组有效数据，测试结果选取3n组有效数据的平均值。
[0018]
进一步的，在进行数据采集时，驾驶员的测试步骤如下：
[0019]
1)试验车辆满载，将测试车辆驾驶至现汽车试验场，自由行驶时间不少于30min；
[0020]
2)按试验规范的要求经过原试验场的每一种道路，在车辆行驶前和停止后，车辆须静止10s，以便观察所测数据的静态值和稳定性，同时测得四轮轮心纵向力f
x
、侧向力fy、垂向力fz、滚动力矩my、左右转向力f
st
和四轮轮心垂向位移fz。
[0021]
进一步的，所述规范总损伤dj计算：
[0022][0023][0024]
式中sn、nn——分别为j载荷模型关联各通道的时间历程信号进行雨流计数法获得的第n级载荷循环幅值及对应的次数。
[0025]
进一步的，根据试验车辆在道路激励下的受力特性构建车辆结构载荷模型，通过选取在某一方向上受力特性一致的测试通道，对其平均计算，方法如下：
[0026]
纵向载荷损伤
[0027][0028]
式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心纵向力、右前轮轮心纵向力、左后轮轮心纵向力和右后轮轮心纵向力按式(3)计算的损伤值；
[0029]
侧向载荷损伤
[0030][0031]
式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心侧向力、右前轮轮心侧向力、左后轮轮心侧向力和右后轮轮心侧向力按式(3)计算的损伤值；
[0032]
垂向载荷损伤
[0033][0034]
式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心垂向力、右前轮轮心垂向力、左后轮轮心垂向力和右后轮轮心垂向力按式(3)计算得出的损伤值；
[0035]
垂向载荷损伤
[0036][0037]
转向载荷
[0038][0039]
式中——分别为第i种路面测得的转向器左拉杆力和右拉杆力按式(3)计算得出的损伤值；
[0040]
弯曲载荷和扭转载荷
[0041][0042][0043]
式中及——分别为通过对第i种路面测得的四个轮心位移计算获得的车身左弯曲、右弯曲、前轴扭转和后轴扭转位移数据按式(3)计算得出的损伤值。
[0044]
进一步的，车身左弯曲f
lb
(x)和右弯曲f
rb
(x)位移数据计算方法；
[0045]flb
(x)＝f
lfz
(x)-f
lrz
(x)
ꢀꢀ
(11)，
[0046]frb
(x)＝f
rfz
(x)-f
rrz
(x)
ꢀꢀ
(12)，
[0047]
所述前轴扭转f
ft
(x)和后轴扭转f
rt
(x)位移数据计算方法：
[0048]fft
(x)＝f
lfz
(x)-f
rfz
(x)
ꢀꢀ
(13)，
[0049]frt
(x)＝f
lrz
(x)-f
rrz
(x)
ꢀꢀ
(14)，
[0050]
式中：f
lfz
(x)、f
rfz
(x)、f
lrz
(x)和f
rrz
(x)分别为测得的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的垂向位移信号。
[0051]
本发明的有益效果是：
[0052]
本技术方案通过现有汽车试验场地的试验规范，通过数据采集获得车辆各结构载荷模型下对应的时间历程数据，并计算各个路面及整个试验规范的损伤，分析出车辆各结构载荷模型下的路面损伤权重比，选择合适道路种类，自建结构耐久性道路，发挥最大的经济效益。
附图说明
[0053]
图1为本发明汽车试验场结构耐久性道路选型方法的测试原理示意图；
[0054]
图2为本发明汽车试验场结构耐久性道路选型方法的流程图。
[0055]
附图标记说明
[0056]
1—位移传感器，2—六分力传感器，3—转向力传感器，4—数据采集器，5—便携式计算机。
具体实施方式
[0057]
以下结合附图对本技术的技术方案进行详细说明，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
[0058]
如图1所示，为本发明汽车试验场结构耐久性道路选型方法的测试原理示意图，在试验车辆上每个车轮各设置有一个位移传感器，均通过数据电缆与数据采集器连接；在每个车轮的轮轴上各设置有一个六分力传感器，均通过数据电缆与数据采集器连接；在左前轮和右前轮各设置有一个转向力传感器，分别通过数据电缆与数据采集器连接，便携式计
算机通过网线控制数据采集器的设置及数据采集。
[0059]
本技术的汽车试验场结构耐久性道路选型方法，包括数据采集、车辆弯曲和扭转通道计算、车辆结构载荷模型构建、损伤计算、路面损伤权重分析、路面选型。
[0060]
在本实施例中，共选用3位经验丰富的驾驶员分别进行数据采集，每组数据采集3次，共获得9组有效数据，测试结果选取9组有效数据的平均值。
[0061]
在本实施例的数据采集中驾驶员的具体测试步骤如下：
[0062]
第一步：试验车辆满载，将试验车辆驾驶至现汽车试验场，自由行驶时间不少于30min。
[0063]
第二步：按现汽车试验场的试验规范要求驾驶试验车辆经过每一种道路，在车辆行驶前和停止后，试验车辆段静止10s，以便观察所测数据的静态值的稳定性。同时测得四轮轮心纵向力f
x
、侧向力fy、垂向力fz、滚动力矩my、左右转向器齿条力f
st
和四轮轮心垂向位移fz。
[0064]
通过对原汽车试验场各路面损伤权重比的分析，将各路面在各载荷模型下的损伤权重按降序排列如表1，选取依次累积损伤权重∑η
ij
≥90％以上的路面，作为新汽车试验场结构耐久性道路的选型的参考，其原理为：
[0065]
表1各种路面的各型载荷损伤权重比
[0066][0067][0068]
损伤权重比的计算原理：
[0069][0070]
式中η
ij
——第i种路面在j载荷方向的损伤权重比
[0071]
——第i个路面在j载荷模型的损伤
[0072]
ni——第i个路面的在规范中的循环次数
[0073]dj
——j载荷方向的规范总损伤
[0074]
规范总损伤dj计算：
[0075]
[0076][0077]
式中sn、nn——分别为j载荷模型关联各通道的时间历程信号进行雨流计数法获得的第n级载荷循环幅值及对应的次数
[0078]
根据车辆部件在道路激励下的受力特性构建车辆结构载荷模型，其主要思路是选取在某一方向上受力特性一致的测试通道，对其平均计算，方法如下：
[0079]
纵向载荷损伤
[0080][0081]
式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心纵向力、右前轮轮心纵向力、左后轮轮心纵向力和右后轮轮心纵向力按式(3)计算的损伤值。
[0082]
侧向载荷损伤
[0083][0084]
式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心侧向力、右前轮轮心侧向力、左后轮轮心侧向力和右后轮轮心侧向力按式(3)计算的损伤值。
[0085]
垂向载荷损伤
[0086][0087]
式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心垂向力、右前轮轮心垂向力、左后轮轮心垂向力和右后轮轮心垂向力按式(3)计算得出的损伤值。
[0088]
垂向载荷损伤
[0089][0090]
转向载荷
[0091][0092]
式中——分别为第i种路面测得的转向器左拉杆力和右拉杆力按式(3)计算得出的损伤值。
[0093]
弯曲载荷和扭转载荷
[0094][0095][0096]
式中及——分别为通过对第i种路面测得的四个轮心位移计算获得的车身左弯曲、右弯曲、前轴扭转和后轴扭转位移数据按式(3)计算得出的损伤值。
[0097]
车身左弯曲f
lb
(x)和右弯曲f
rb
(x)位移数据计算方法；
[0098]flb
(x)＝f
lfz
(x)-f
lrz
(x)
ꢀꢀ
(11)
[0099]frb
(x)＝f
rfz
(x)-f
rrz
(x)
ꢀꢀ
(12)
[0100]
前轴扭转f
ft
(x)和后轴扭转f
rt
(x)位移数据计算方法：
[0101]fft
(x)＝f
lfz
(x)-f
rfz
(x)
ꢀꢀ
(13)
[0102]frt
(x)＝f
lrz
(x)-f
rrz
(x)
ꢀꢀ
(14)
[0103]
式中：f
lfz
(x)、f
rfz
(x)、f
lrz
(x)和f
rrz
(x)分别为测得的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的垂向位移信号。
[0104]
以上公开的仅仅是发明的实施例，但并非用来限制其本身，任何熟悉本领域的技术人员，能根据其本质思想进行相关的设计、改进等，在不违背本发明精神的情况下，都应该落在本发明的保护范围内。