汽车道路模拟试验二

2009.10
25
运行耐久试验
时间历程监控
Up abort Up warn
Low warn Low abort
设定监控参数发生时系统反应

保持试验 Hold 停止试验 Stop
执行试验 失效寿命（时间/里程）及现场详细信息记录。
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f (t )

2
M D Sin ( t )
2
f (t ) 9

M D Sin (3 t )
可见：保持采样速率不变的情况下删除波形中的部分点，相当 于原来波形时间被压缩(因此原波形的频率被提高了)，其惯性力将会 以压缩后和压缩前频率比的平方倍数增加，相应地系统的变形亦会
4
4
Classes 3 2
6 5
8 7
9
1 2 3
1
0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
损伤：
d
i

n N
i i

线性累积损伤：
D
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n S N S
i 0
k k i
0
d
i
8
数据分析和编辑
对于每个雨流循环计算其疲劳损伤，疲劳损伤被赋予该循环的拐点 及其左、右时刻。由此形成损伤时间历程。
数据分析和编辑
幅值域
根据信号的统计特征值评价判断信号的变化趋势。
统计参数: 最大/小值 平均值
Max/Min：
方差/标准差（中心）:
1 N
Mean：
x
jN j 1
j
Mean

2
1 Mean N
x
j 1
jN j 1 2 j
jN
峰值因数 Crest:
j
均方根值 RMS：
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6
数据分析和编辑
例5、



试 验：整车垂直4通道模拟， 期望响应/控制信号：车轮轴头垂直加速度 编辑准则：删除 Std ＜总体标准差75%的帧 逻辑关系：AND
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数据分析和编辑
编辑方法-3
基于疲劳损伤删除-根据保留百分比疲劳损伤删除准则删除。 目标：一般90%-95% 损伤保留。
RMS 1 N
Crest
Max or Min

x
大于7意味着数据中可能存在毛刺 或其他不规则干扰
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1
数据分析和编辑
数据编辑
目的

缩短试验周期（时间/里程）； 按照保留损伤要求，去掉信号中无/小损伤成分-保持损伤相等/相近；
去除毛刺等异常数据。
不产生附加损伤； 保持通道间向相位关系。 半正弦、 线性、
( f ) G yy ( f )
y
n

H x
n1
1
H
n2
x
2
H nn
x
( f ) - ASD 输入自功率谱密度
n
n H n i xi i 1
G
G
yy
( f ) - ASD 输出自功率谱密度
yx
(f)
- CSD 输入与输出的互功率谱密度
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系统传递函数测量-FRF
单输入单输出系统： 传递函数计算
1
y H x
x
H
y
对于每根谱线/频率
H y y x x y 2 x x x x
多输入多输出系统：
y H x
y H 11 1 y2 H 21 y H n1 n
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数据分析和编辑
编辑方法-5 （特殊信号的编辑处理） 超低频率信号-时基压缩 对时域低频信号进行时基压缩，利用试件的惯性反作用获 得超过设备能力的模拟。
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14
数据分析和编辑
上图所示：将超低频期望相应-悬架位移信号进行3倍的时间/频 率压缩，使原来超过设备能力的信号成为可能。 非悬挂质量的惯性力： 压缩前: 压缩后:
.DRV
.DES
开始
1.驱动/回收
3. 计算误差
5. 驱动修正
.RSP
RSP.ERR
*Gain
2. 响应滤波
4. 卷积
DRV.DER
.FIL
.RFL
.EXP
NEW.DRV
统计
误差
DRV.STA
ERR.STA
Yes No
结束
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2009.10
迭代-计算驱动信号
相关性检验和评价：原始道路响应和最终台架驱动响应的 比较。 时间历程比较：幅值误差（最大值/最小值，RMS值）适 用于各种信号
要求

断点连接方式和平滑：

连接到两点平均值、
直接连接
2
2009.10
数据分析和编辑
编辑方法-1
时间历程删除-根据目视方法进行手动删除，主要用于： 快速、瞬态道路和工况。 特征易于识别的道路和工况。 包含足够高的损伤密度的道路和工况
多轴试验 And 例1、删除城市规 范中无损伤数据
.FRF
计算相干
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.COH
y
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系统传递函数求逆- FRF-1
计算传递函数逆
.FRF
.CND
方阵 求逆
非方阵 求逆
.RNK
.INV
扩展 逆传函
.EXP
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迭代-计算驱动信号
产生初次驱动信号、迭代
.DES
.EXP
卷积
.DRV
统计
.STA
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迭代-计算驱动信号
删除逻辑方法 – 不改变通道间相位关系

AND OR

删除原则 删除时必须注意保留必要的极端(瞬态)路面； 删除后的路面总长度不应少于原路面长度的一定比例，以避 免过分取舍和强化而引起信号失真。
5
2009.10
数据分析和编辑
例4、

试 验：整车垂直4通道模拟， 期望响应/控制信号：车轮轴头垂直加速度 编辑准则：ABSMAX ＞10 删除，删除含有绝对最大加速度超过10g的帧 逻辑关系：OR （删除超过设备能力/安全隐患的信号）
增加，从而获得大变形的效果 。由于疲劳仅仅取决于载荷大小，不
考虑频率因素。从而使原来不可模拟的载荷成为可能。 注意：采用时基压缩方法时应当充分考虑到各个子系统的结构动力
特性，防止由于引起系统共振而引起附加载荷。
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系统传递函数测量-FRF
系统、输入和输出：
输入 X
H
输出 Y
道路模拟系统

RMS/均方根值比较：适用于各种信号

总体能量比较： 适用于加速度信号
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2009.10

迭代-计算驱动信号
2009.10
RSP.LVL
RFL.LV 1
水平穿越
RAW.RS P
.RFL
0.5 1 2
1.5
2.5
0
LF-Z-SPRING 0.78 0.84 0.8 1.06 0.51 RF-Z-STRUT LR-Z-STRUT RR-Z-STRUT LF-LAT-LCA RF-LAT-LCA LR-LAT-LCA RR-LAT-LCA LF-LONG-LCA RF-LONG-LCA LR-LONG-LCA RR-LONG-LCA LF-MT-BRKT RF-MT-BRKT TIE-ROD STAB-BAR 0.68 0.67 0.87 1.07 0.58 0.51 0.81 0.92 RF-Z-SPRING LR-Z-SPRING RR-Z-SPRING LF-Z-STRUT
单轴试验 Or
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数据分析和编辑
例2、删除快速/瞬态规 范中的辅助连接道路
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4
数据分析和编辑
编辑方法-2
基于统计删除-根据下列统特征参数门坎准则删除。
ABSMAX、 MEAN、 STD、


CREST、 MIN、 VAR、
MAX、 RMS、 MAX&MIN
基于统计参数的绝对值门槛 基于统计参数的百分比门槛
产生白噪声驱动
.Rsetup
通道设置
.Dsetup
建立谱型
.SHP
.WHT
白噪声
标定谱型
.SCL
分解谱型
.TRI
卷积
.DRV
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系统传递函数测量-FRF
测量系统传递函数
.Dsetup
x
.DRV
驱动/回收
.Rsetup
.RSP
滤波响应
.RFL .RSD
计算自谱
.DSD
计算互谱
.CSD
计算传函
t
按照选定的损伤累积时间周期t，计算每一累积分段的累积损伤值。 然后按照总保留损伤要求对各个周期进行删除或保留取舍。
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数据分析和编辑
例6、

ห้องสมุดไป่ตู้


试 验：整车12通道道路模拟， 期望响应/控制信号：车轮三方向力 编辑准则：各个WFT通道保留90%损伤 逻辑关系：AND
原始 t =0.5 sec t =0.1 sec
H(t) 或 H(f)
输入:X(t) 或 X(f) 伺服 控制器 作动 系统 作动器， 伺服阀 试验对象 试件 信号测量系 统 输出:Y(t) 或 Y(f)
D/A，PID
轮胎，车轮， 悬架结构
传感器
Y(t)=H(t)*X(t) 或 Y(f)=H(f)*X(f)
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系统传递函数测量-FRF
雨流和损伤 计算
相对疲劳损伤计算
1.25 1.05 0.95 1.67 2.08 1.53
RSP.DM G
RFL.DM G
相对疲劳损伤计算：适用于应力、应变、载荷及与载荷 成比例关系的信号（原始道路响应损伤=1）
1.33
24
运行耐久试验
产生驱动顺序表
确定试验监控模式：目的是保护试件

趋势上、下极限
t=0.5 sec.
t=0.1 sec.
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数据分析和编辑
例7、



试 验：整车三轴向道路模拟， 期望响应/控制信号：悬架应变/车轮三方向力 编辑准则：各个应变通道保留90%损伤 逻辑关系：AND
原始 t =0.5 sec t =0.1 sec
t=0.5 sec.
t=0.1 sec.
可以看出：在保留同样百分比损伤的前提下，不同的累积分段长度，会 得到不同的压缩效果。过小的累积长度分段将会引入过多的连接，从而改 变信号的频率特性。实际应用时应当兼顾压缩效率和频率特性。
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数据分析和编辑
编辑方法-4 损伤-频率关联
滤波
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数据分析和编辑
窄带随机过程
x H
H H

12 22
1
y
对于所有谱线/频率
H( f )

H H
H

n1
x1 2 n x2 H nn xn
1n
G G
xx
yx xx
(f) (f)
2

G
xx
2
(f)
G xy ( f ) G