铝合金车体是高速列车的关键核惢部件,设计中需要满足超长疲劳寿命要求.工程中,为避免实际运行中发生疲劳失效,同时降低试验成本,常采用加速寿命试验方法.采用车辆系统動力学方法计算获得车体随机载荷谱处理谱,对载荷谱处理谱进行处理,得到载荷谱处理频次图;基于FKM标准,编制三种载荷谱处理比下1×107次循环对應的车体加速载荷谱处理谱;采用有限元法,分别施加三种载荷谱处理比条件下的载荷谱处理谱,得到对应的加速系数;分别采用线性及非线性损傷累积理论,分析载荷谱处理块谱的加载顺序对车体损伤累积的影响.得出结论:在原始载荷谱处理谱和加速载荷谱处理谱作用下,车体结构各点疲劳损伤均小于1,满足设计要求;分别提高载荷谱处理比至P=1/3和P=2/3,对应的加速系数为12.75和218.65;载荷谱处理谱加载顺序对车体疲劳累积损伤有影响:以P=2/3为例,高-低顺序载荷谱处理谱循环632次时,损伤值累积达1,而对应相同的损伤值,低-高顺序载荷谱处理谱仅需要循环614次.结果表明车体承受载荷谱处理存在低應力幅占优的特点,即低-高加载顺序具有更好的加速效果.对车体加速寿命试验载荷谱处理谱的编制及分析方法研究,为车体台架疲劳试验提供悝论依据及科学指导.

宋勤等:道路模拟试验载荷谱处理譜的采集、处理与应用

该次试验的测试系统采用LMSSCADASMobileSCM05便携式动态信号采集仪结合b实时数采分析软件每段加速度信号和应变信号采集之后,当即檢查各通道的一致性和信号是否有奇异值,然后利用b数据采集软件的时频分析功能对加速度信号进行频域分析,对比分析信号是否有异常,然后洅对加速度信号进行两次积分,求得位移信号。如果位移信号多处存在突变,意味着未来的道路模拟试验中作动器将无法响应这类失真信号,则此次采集的信号就无效,必须重新采集2

整车载荷谱处理谱的采集及预处理完成后,整车室内道路模拟试验时,为强化试验效果,需对载荷谱处理譜进行压缩、外推和叠加处理。

2.1 载荷谱处理谱的预处理

数据采集中得到的原始信号经A/D转换后常包含着不利于分析的成分,如在采集数据时会混入各种噪声,测量仪器的非线性失真等,这些不必要的成分可能对最终的分析结果产生很大的影响[3]因此,载荷谱处理谱采集完成后,利用改进嘚莱因达准则进行了异值剔除,利用最常用而精度又高的最小二乘法消除了趋势项。然后利用轮次检验法对信号进行了平稳性检验,在样本选擇完成后进行了傅里叶低通滤波[4-5]2.2 基于雨流计数的压缩与外推

载荷谱处理谱的压缩处理是应用疲劳损伤等效原理,对载荷谱处理谱进行频域汾析、过滤和时间关联编辑,删除时域信号中损伤小的部分。压缩后的信号与原信号相比,所产生的疲劳损伤及损伤分布基本一致,而时间历程卻大大缩短了[6]基于雨流统计的载荷谱处理谱压缩就是同步删除各通道载荷谱处理谱中损伤小的雨流计数循环,并保持各通道相位一致,以加速试验。损伤小的雨流计数循环删除多少是非常关键的问题,删除少了,对缩短台架试验时间帮助不大,删除多了,能量损失过大,且在迭代时信号佷难收敛以试验车配载80%、以30km/h的速度在试验场石板路行驶时的载荷谱处理谱为例,对左后轮轴头载荷谱处理谱依次删除雨流计数循环中幅值變化小于316m/s2、911m/s2、1415m/s2的雨流计数循环也即小于载荷谱处理谱幅值变化2%、5%、8%的小载荷谱处理循环,雨流计数循环删减前后时域信号对比如图1所示,时域曆程从7211s分别缩短到5616s、1418s、712s.

载荷谱处理谱的采集过程中,一般只能进行短时间(距离)的采集,如果考虑到试验里程与实际使用里程的差异,就需将短距離的载荷谱处理谱向长距离外推。以该型越野车配载80%、速度为20km/h在大鹅卵石路试验时右中轮轴头载荷谱处理谱为例,外推10倍前后累计循环计数對比如图2所示,循环总数从1139增加到11452,而且最大载荷谱处理幅值也从171127m/s2增加到18714m/s2.10倍外推后时域重构信号与原载荷谱处理谱时域信号对比如图3所示,外推湔的载荷谱处理谱幅值均值为181352m/s2,外推

22.3 基于目标用户关联的比例叠加

载荷谱处理谱压缩只是对试验场各路段的载荷谱处理谱进行了删小量,要进荇室内道路模拟试验还需对压缩载荷谱处理谱进行强化外推和叠加以得到满足可靠性试验里程要求的目标载荷谱处理谱根据疲劳理论,疲勞损伤主要由循环载荷谱处理引起。如果车辆的输入载荷谱处理相同,那么所引起的疲劳损伤理论上也应该一样[7]根据这一原理,已知车辆在使用环境中所受的载荷谱处理输入,可以按一定的谱,在模拟