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.
浅谈重型卡车载荷谱采集与疲劳分析
交通科技与管理71技术与应用0 前言 随着我国基建和物流业的快速发展，重型卡车的销量快速增长。
疲劳耐久性对重型卡车的市场口碑极其重要，因此越来越受到重型卡车整车制造企业的重视。
整车疲劳耐久试验主要包括用户道路试验、试验场强化试验、室内台架试验和计算机虚拟疲劳试验。
用户道路试验因试验周期长，已基本被试验场强化试验取代。
试验场强化试验基于等效损伤原理，通过一系列典型强化路面对整车及零部件的疲劳耐久性进行验证。
通过采集目标用户道路与试验场典型强化道路载荷谱并进行疲劳损伤计算，可以得到两种道路的相对损伤关系并制订出与目标用户关联的试验场强化试验规范，从而达到加速试验的目的[1]。
室内台架试验是将加速编辑后的道路载荷谱作为输入，通过台架迭代获得试验台架加载谱，在室内台架上复现车辆在试验场道路试验时相同的失效和故障模式，可进一步缩短整车疲劳耐久试验周期。
计算机虚拟疲劳试验通过建立整车多体动力学模型并运用虚拟迭代技术，将载荷谱作为输入信号，在整车设计阶段即可对整车进行虚拟疲劳分析和寿命预测[2]。
因此，载荷谱是整车疲劳耐久性能研究的基础。
本文介绍了重型卡车试验场载荷谱采集与数据处理的基本方法，对基于载荷谱进行疲劳分析的基本原理进行了阐述。
1 采集系统 载荷谱采集系统参考表1所示。
表1 载荷谱采集系统序号设备名称用途/检测参数1nCode eDAQ 数采系统传感器连接、载荷谱采集2车轮六分力传感器车轮三垂直力和绕三垂力的力矩3应变片转向横位杆、悬挂、传动轴、车桥、驾驶室等关键部位应力4加速度传感器轴头、车架、驾驶室关键点、整车质心、动力总成悬置单向或三向加速度5位移传感器车轮相对车架位移6GPS 接收器车速、经度、纬度、海拔高度、行驶轨迹7逻辑开关作为更换试验工况的标志，用于后期对各道路数据进行分割8笔记本电脑采集过程数据监控，对采集数据进行检查、修正、分析 传感器测试点理论上越多越好，但是由于数采系统通道数及人力、物力、成本限制，测点选择尽量满足采集需要即可。
试验场道路当量关系研究
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陈永国，邓祖国，李鸿飞
（东风汽车公司技术中心，襄樊４４１００４）
摘要：针对传动系试验台的特点及要求，介绍了传动系试验台结构的确定、电机的选型、试验台参数匹配的原则及实
际使用情况。
关键词：传动系；电机；参数匹配；越野汽车 中图分类号：Ｕ４６３．２ 文献标识码：Ａ
东风公司军用越野汽车开发过程中的各个阶段 都应当充分考虑满足定远汽车试验场的试验要求。 但如果整个开发阶段的汽车试验都在定远试验场进
行。则由于区域的限制，使得试验场地的安排、零部 件供给、后勤保障、人员调度、对试验结果及时有效 的分析等都将受到很大的影响，进而影响试验进度。 影响产品开发的周期。若以定远试验场的试验强度 为“目标矩阵”．通过襄樊试验场各种强化试验道路 的组合．以最短的试验里程使其达到与定远汽车试 验场基本一致的考核目标。这样军车开发试验就可 以在襄樊汽车试验场来进行．从而可以显著提高试 验效率．大幅降低试验成本。
ＩＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｌｔｓ】 。
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嗍”伊州警删忡… 本。图３为一个样本的时间历程曲线。
图３部分测量信号的时间历程曲线
试验一测试
１．４信号处理 利用ＬＭＳ／ＴｅｃＷａｒｅ载荷数据处理软件整理时
室内道路模拟试验中迭代目标谱的选择方法
室内道路模拟试验中迭代目标谱的选择方法
郑松林;邓鑫;冯金芝;赵礼辉;于佳伟
【期刊名称】《机械强度》
【年(卷),期】2016(38)3
【摘要】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。
【总页数】7页(P596-602)
【关键词】道路模拟;迭代;载荷谱;损伤;标准差
【作者】郑松林;邓鑫;冯金芝;赵礼辉;于佳伟
【作者单位】上海理工大学机械工程学院;机械工业汽车底盘机械零部件强度与可靠性评价重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U467.3
【相关文献】
1.道路模拟试验中道路载荷谱的选择方法 [J], 彭为;靳晓雄;孙士炜
2.室内模拟试验的最佳方法——道路载荷谱试验概述 [J], 蒋玉迪
3.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 [J], 吴建国;周鋐;陈栋华;魏传峰
4.四立柱道路模拟试验迭代控制点选择方法研究 [J], 张爱龙;伊斯武;喻镇涛;滕今仙
5.道路模拟试验目标迭代信号筛选方法研究 [J], 梁俊毅;冯金芝;郑松林;于佳伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
道路载荷谱
道路载荷谱分析与应用引言：道路载荷谱是指道路上运行车辆所产生的负荷的一种统计学描述，它是研究道路结构强度和耐久性的重要依据。
本文将从道路载荷谱的定义与特点、载荷谱的采集与处理、载荷谱的应用等方面进行阐述，以期对道路工程和车辆设计提供一定的指导与参考。
一、道路载荷谱的定义与特点：道路载荷谱是通过对道路上不同种类和不同速度的车辆进行实测及统计分析得到的，它描述了车辆在道路上运行时所产生的荷载情况。
道路载荷谱的特点主要有以下几个方面：1.时变性：道路载荷谱是时间的函数，反映了车辆荷载随时间的变化规律。
2.随机性：道路载荷谱的采集和分析结果受到多种因素的影响，具有一定的不确定性和随机性。
3.非线性：道路载荷谱中包含了多种频率分量，具有多种振动特性，不能简单地用线性模型来描述。
二、载荷谱的采集与处理：道路载荷谱的采集是通过在实际道路上安装传感器设备，对不同种类、速度的车辆进行实时监测，记录车辆通过时的载荷数据，并进行统计分析。
载荷谱的处理主要包括数据校正、滤波、降阶处理等步骤，以获得更加准确、可靠的载荷谱数据。
三、载荷谱的应用：1.道路工程：道路载荷谱是评估和设计道路结构强度和耐久性的重要依据，能够指导道路工程项目中的材料选用、结构设计和施工质量控制等工作，以提高道路的使用寿命和运行安全性。
2.车辆设计：道路载荷谱可用于对轮胎、悬挂系统、车轮等车辆部件的设计与优化，以提高车辆的运行性能和舒适性，并保证车辆在长期运行中的安全性和可靠性。
3.结构抗震设计：道路载荷谱的频谱特性与地震荷载的频谱相似，因此可作为结构抗震设计中的一种地震荷载输入，用于评估结构的抗震性能和可靠性。
4.路面维护与管理：道路载荷谱可以帮助道路管理部门进行路面状况评估和维护计划的制定，合理配置资源，延缓路面损坏和破坏进程，降低维护成本，并提升道路服务水平。
结论：道路载荷谱是道路工程和车辆设计中的重要参数，它能够从实测数据中有效地描述和反映车辆在道路上的荷载情况，具有广泛的应用价值。
汽车道路模拟试验载荷谱的研究
第57卷 第4期Vol. 57 No. 42019年4月April 2019农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERINGdoi:10.3969/j.issn.1673-3142.2019.04.009汽车道路模拟试验载荷谱的研究褚茜云1 ，卢曦1，刘斌2，井清2（1. 200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院；2. 200093上海市 上汽集团商用车技术中心）[摘要]室内道路模拟试验需要重现测试车辆在试验场道路行驶状态，而时域损伤编辑法与传统编制载荷谱的方法相比更能满足其需求。
以测试车辆后独立悬架和副车架试验场载荷谱为原始谱，应用时域损伤编辑法，通过研究损伤时间窗口和损伤保留比例对加速谱时间保留长短和加速前后功率谱峰值差异的影响，选取适当时间窗口对原始谱进行编辑，生成台架加速谱。
并从时域、幅值域、频域3个方面对原始谱和加速谱进行分析对比，验证了该方法的合理性。
[关键词] 时域损伤;损伤编辑;载荷谱编制;加速谱[中图分类号] U467.4 [文献标识码] A [文章编号] 1673-3142(2019)04-0030-03A Study on Load Spectrum of Vehicle Road Simulation TestChu Qianyun1, Lu Xi1, Liu Bin2, Jing Qing2(1. School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China；2. SAIC Commercial Vehicle Technology Center, Shanghai 200093, China)[Abstract] The indoor road simulation test needs to reproduce the test vehicle's road driving state on the proving ground, and the time domain damage editing method is more suitable than the traditional method of compiling the load spectrum. In this paper, the load spectrum of the proving ground for testing the independent suspension and sub-frame are taken as the original spectrum, and the time domain damage editing method is applied. By studying the damage time window and the damage retained ratio, the acceleration spectrum time retained length and the power spectrum peak difference before and after acceleration are used. The effect is to select the appropriate time window to edit the original spectrum and generate a bench acceleration spectrum. The original spectrum and the accelerated spectrum are analyzed and compared from the three aspects of time domain, amplitude domain and frequency domain, and the rationality of the method is verified. [Key words] time domain damage; damage editing; load spectrum compilation; acceleration spectrum0 引言汽车的悬架与副车架作为底盘系统关键承载部件，其疲劳耐久性对整车的可靠性非常重要。
以道路载荷谱为基础建立汽车零部件的当量寿命
以道路载荷谱为基础建立汽车零部件的当量寿命
黄松; 夏武超; 陈军祥
【期刊名称】《《汽车科技》》
【年(卷),期】2003(000)002
【摘要】疲劳是引起汽车零部件破坏的最主要原因,零部件的疲劳寿命,特别是对实地试验和室内试验的关系的研究受到汽车生产厂家的重视。
以某新开发车前轴为例,根据道路采样数据、理论计算和室内台架试验的结果,最终在室内台架试验、试车场试验和用户实际使用三者之间得到一关系式——当量寿命。
【总页数】4页(P6-8,33)
【作者】黄松; 夏武超; 陈军祥
【作者单位】东风汽车公司湖北十堰 442001; 东风汽车工程研究院湖北十堰442001
【正文语种】中文
【中图分类】U467.3
【相关文献】
1.汽车零部件实际使用寿命与台架试验寿命间的当量关系估计 [J], 崔高勤
2.汽车零部件道路载荷谱标准化的探讨 [J], 鲁三才
3.在载荷谱基础上齿轮传动的当量载荷和使用系数KA的确定 [J], 陈良玉
4.基于道路载荷谱的车身焊点疲劳寿命分析 [J], 于保君;张雨;李鼎;杨少明;杜铮
5.基于人工神经网络获取起重机当量载荷谱的疲劳剩余寿命估算方法 [J], 范小宁;徐格宁;王爱红
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道路模拟试验中道路载荷谱的选择方法
图 2 测量轮 ( WF T) 和测试系统 Fig. 2 WF T and testing system
图 3 EV P 道路载荷谱时间历程 Fig. 3 Time history of loading spectra acquired in EV P road
通道
019- [ 35 ] 020- [ 36 ] 021- [ 37 ] 022- [ 38 ] 023- [ 39 ] 024- [ 40 ] 025- [ 41 ] 026- [ 42 ] 027- [ 43 ] 028- [ 44 ] 029- [ 45 ] 030- [ 46 ] 031- [ 47 ] 032- [ 48 ] 033- [ 49 ]
第 1 期
彭 为 ,等 :道路模拟试验中道路载荷谱的选择方法
·9 ·
通道的 ,包括力 (力矩) 、位移 、应变等 。在数据筛选 时 ,为保证合理性并方便分 ,可只考虑与实际疲 劳损伤关系最为密切的应变信号 。先对每个循环 试验数据的 30 个应变通道进行损伤计算 ,每个循
环得到一个 30 ×1 的损伤向量 。接下来再对这 15 个损伤向量进行分析筛选 。各循环损伤向量如表 1 所示 (限于篇幅 ,表中仅列出 5 个循环 ,每个循环 列出 15 个通道) 。
收稿日期 : 2003 - 11 - 10 作者简介 : 彭 为 (1971 - ) ,男 ,安徽霍邱人 ,博士生 ,研究
方向为汽车系统动力学与控制. 靳晓雄 ,教授 ,博 士生导师.
荷的情况 。 近年来 ,上海大众等汽车生产厂家开始利用试
验场和试验台来对整车及零部件在实际使用中的 载荷进行当量模拟 ,在相对短的时间内完成疲劳性 能试验 。由于条件限制 ,目前在进行道路模拟试验 时 ,一般以道路试验实测的加速度或应变信号作为 迭代目标信号 ,这种方法存在精度不够高 、迭代收 敛时间长等缺点 。如以实测车轮轴头的力信号作 为迭代目标信号则可克服以上缺点 ,大大提高精度 和效率 。
虚拟道路试验与汽车底盘零部件载荷谱提取
虚拟道路试验与汽车底盘零部件载荷谱提取
尹辉俊;柳泽田
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2022()12
【摘要】台架试验预测汽车疲劳耐久性,需要以道路可靠性行驶试验获得的载荷数据为基础编制的载荷谱作为输入,实车道路测试存在试验周期长、成本高、测点受车体结构限制等缺点。
现以前副车架为例,以某企业乘用车和某试验场路面为实际,应用Hyper-Works软件与Adams软件建立控制臂和副车架为柔性体的整车刚柔耦合模型以及3D虚拟路面,研究并提取控制臂轴头处载荷谱以及轮心加速度谱,利用Glyph-Works软件对仿真加速度谱与实测轮心加速度谱进行功率谱密度分析。
研究结果表明,虚拟试验具有较高有效性,仿真提取的载荷谱精度可靠。
【总页数】5页(P245-249)
【作者】尹辉俊;柳泽田
【作者单位】广西科技大学机械与交通学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;U463
【相关文献】
1.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
2.汽车零部件道路载荷谱标准化的探讨
3.一种基于整车道路载荷谱的低成本零部件结构耐久性试验方法
4.
利用实测路面谱编制汽车传动系统零部件扭转疲劳试验载荷谱5.以道路载荷谱为基础建立汽车零部件的当量寿命
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基于实测道路谱的路面等效重构
基于实测道路谱的路面等效重构刘永臣;王国林;杨彦鹏;刘建;孙丽【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2012(028)019【摘要】为汽车试验与动力学仿真提供更准确的路面激励,提出了一种对实测路面谱进行二维等效重构的方法.结合某三级公路实测路面数据特征,系统研究了经验模态分解法去除趋势项、经验模态分解小波阈值法滤波去噪、实测路面二维自回归模型(auto regressive,AR)重构等方法,并利用相关系数方法进行了重构精度分析.结果表明,基于固定门限准则的经验模态分解小波硬阈值去噪后的功率谱方差最小,利用AR模型重构道路谱与实测道路谱重合度高,为道路谱的进一步应用提供参考.%A method of two-dimensional equivalent reconstruction for the measured road surface spectrum was proposed in order to provide more accurate road incentives for automotive test and dynamic simulation. Combined with the data characteristics of a level 3 highway test surface, some methods including the empirical mode decomposition method were used to remove the trend items, and the EMD wavelet threshold method for filtering and denoising. The two-dimensional AR reconstruction method for the measured road surface was studied systematically. Then, the reconstruction precision was analyzed by the correlation coefficient method. The results showed that the variance of power spectrum after denoising by the empirical mode decomposition wavelet hard threshold based on the fixed threshold criterion was the minimum, and the relevantdegree of the reconstructed road spectrum by AR model with the measured one was high. The method can provide a basis for the further application of road spectrum.【总页数】8页(P26-32,后插1)【作者】刘永臣;王国林;杨彦鹏;刘建;孙丽【作者单位】江苏大学汽车与交通工程学院,镇江212013;淮阴工学院交通工程学院,淮安223003;江苏大学汽车与交通工程学院,镇江212013;江苏大学汽车与交通工程学院,镇江212013;江苏大学汽车与交通工程学院,镇江212013;淮阴工学院交通工程学院,淮安223003【正文语种】中文【中图分类】U461【相关文献】1.基于实测弯沉等效的重载交通沥青路面轴载换算 [J], 肖田;王晓华;靳灿章2.基于实测轴载谱的沥青路面轴载换算系数细化研究 [J], 谭红霞;谢森3.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 [J], 吴建国;周鋐;陈栋华;魏传峰4.基于实测路谱的路谱重构技术研究 [J], 黄亮;杨智5.基于损伤容限的动车组车轴实测载荷谱等效应力评价 [J], 周素霞;李福胜;谢基龙;姚圣卓因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
汽车道路模拟试验载荷谱的研究
汽车道路模拟试验载荷谱的研究褚茜云;卢曦;刘斌;井清【摘要】室内道路模拟试验需要重现测试车辆在试验场道路行驶状态,而时域损伤编辑法与传统编制载荷谱的方法相比更能满足其需求.以测试车辆后独立悬架和副车架试验场载荷谱为原始谱,应用时域损伤编辑法,通过研究损伤时间窗口和损伤保留比例对加速谱时间保留长短和加速前后功率谱峰值差异的影响,选取适当时间窗口对原始谱进行编辑,生成台架加速谱.并从时域、幅值域、频域3个方面对原始谱和加速谱进行分析对比,验证了该方法的合理性.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2019(057)004【总页数】3页(P30-32)【关键词】时域损伤;损伤编辑;载荷谱编制;加速谱【作者】褚茜云;卢曦;刘斌;井清【作者单位】200093上海市上海理工大学机械工程学院;200093上海市上海理工大学机械工程学院;200093上海市上汽集团商用车技术中心;200093上海市上汽集团商用车技术中心【正文语种】中文【中图分类】U467.40 引言汽车的悬架与副车架作为底盘系统关键承载部件，其疲劳耐久性对整车的可靠性非常重要。
室内道路模拟试验[1]相比公共道路试验与试验场道路试验，除了具有可重复性高、不受环境因素影响的优点以外，还由于其本身编制时删除了试验场路面中的过渡路面以及损伤占比极小的工况，试验时间相比缩短了约80%，因此成为车辆快速验证的首选[2]。
汽车载荷谱特征包含幅值、频率、多通道加载相位与次序，道路模拟试验采用的载荷谱中需要包含上述特征。
传统的编制载荷谱的方法如增大载荷幅值或频率法、峰谷抽取法、程序块加载法，都已不能满足道路模拟试验的要求[3]。
国外学者目前已发表2种先进方法，Abdullah[4]等采用Wavelet Bump Extraction 算法保留大损伤频带的时间，删除小损伤的频带，从而得到加速谱；Abdullah[5]等还基于STFT( Short Time Fourier Transform) 方法编辑载荷谱，删除低于设定功率谱值的低幅值随机载荷，从而编制加速谱。
某轻型车用户道路与试验场道路当量关系计算
2023年第6期77doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2023.06.015 收稿日期：2023-09-12李安民毕业于郑州大学，研究生学历，现就职于东风汽车股份有限公司商品研发院工程验证中心，任工程师，主要研究方向为整车道路性能试验技术和车辆路谱数据处理研究。
某轻型车用户道路与试验场道路当量关系计算李安民，周志明，林文干（东风汽车股份有限公司商品研发院，襄阳 430000）摘 要：根据客户调研结果，实测用户道路载荷谱和试验场道路载荷谱，用nCode GlyphWorks软件进行数据处理和分析。
通过对轴头加速度、轴头位移以及板簧应变的损伤计算，确定出基于轴头位移进行试验场路面与用户路面的当量关系计算。
最后通过对数据的雨流计数分布以及频域损伤谱的分析，进一步验证了所计算当量关系的准确性以及适用性，为在试验场进行整车路面负荷可靠性快速验证提供了一定的理论依据。
关键词：路面载荷谱；当量关系；整车可靠性试验；频域损伤谱中图分类号：U467.5 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2023）06-0077-05Calculation of Equivalent Relationship Between Proving Groundand Real RoadLI An-min, ZHOU Zhi-ming, LIN Wen-gan(Commercial Product R&D Institute, Dongfeng AutomobileCo., Ltd., Xiangyang 430000, China)Abstract: According to the customer survey results, loading data were measured in proving ground and real road respectively, and the data were processed and analyzed with nCode GlyphWorks. Through the damage calculation of the axle head acceleration, displacement and leaf spring strain, the equivalent relationship between proving ground and real road is determined based on the axle head displacement. Finally, the accuracy and applicability of the calculated equivalence relationship are further verified by analyzing the rain flow counting distribution and fatigue damage spectrum of the data, which provides a theoretical basis for the rapid verification of vehicle road load reliability in proving ground.Key Words: Loading Spectrum; Equivalent Relation; Vehicle Reliability T est; Fatigue Damage Spectrum1 引言在汽车开发阶段，试验场验证作为最后一道考核和检验手段具有举足轻重的地位。
3《基于道路载荷谱的汽车用户使用与试验场相关性分析与评价规程》编制说明
《载货汽车用户使用与试验场相关性分析与评价规程》编制说明一、工作简况1.1任务来源《载货汽车用户使用与试验场相关性分析与评价规程》团体标准是由中国汽车工程学会批准立项，任务号为：2018-76。
本标准由中国汽车工程学会汽车可靠性技术分会提出，北汽福田汽车股份有限公司、中国汽车工程研究院股份有限公司、中汽中心盐城汽车试验场有限公司、上海理工大学、中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司等单位起草。
2、编制背景与目标国内各个试验场都有各自的耐久性试验道路及相应的试验规范，但都没有数据和方法来说明试验道路与典型用户之间的相关性，以指导主机厂在试验场内开展科学、合理的整车加速耐久性验证。
为了科学、合理的解决试验场与用户使用关联性技术问题，国外主机厂从上世纪80年代就陆续开展用户使用与试验场相关性的分析与评价工作，积累了十分丰富的数据库和工程应用经验，并不断完善相关的测试方法；用户使用与试验场相关性技术在行业应用认知度较高，共识性较强，近几年国内各主机厂通过技术合作的方式陆续开展该方面的测试与评价工作，并积累了一定的数据和工程经验，也形成了各自的企业标准，但在汽车行业层面上，该方面的试验评价标准还处于空白状态。
因此，中国汽车工程学会组织行业力量，整合国内相关单位的工程经验和方法，总结并提炼出理论及规范，使国内主机厂能够在试验场制定科学、合理的加速耐久性测试工况组合，解决试验场与用户使用相关性的共性问题，从而提升汽车产品的可靠耐久性质量。
3、工作过程本标准于2018年01月开始标准相关资料收集与整理；2018年02月到2019年1月份进行了标准相关的试验工作；2019年2月至2019年9月进行了标准编写工作。
预计2019年10月份至11月份对标准进行申报、修改及讨论，2019年12月底之前完成标准的公布工作。
2019年07月在上海召开了《载货汽车用户使用与试验场相关性分析与评价规程》的标准讨论会，会议上由北汽福田汽车股份有限公司对本标准的具体内容、编制说明等进行了简要介绍。
车辆用户载荷谱试验场关联强化试验方法
车辆用户载荷谱试验场关联强化试验方法韩愈;孟广伟;门玉琢【期刊名称】《振动、测试与诊断》【年(卷),期】2014(034)006【摘要】研究了某车辆用户用法与试验场强化试验之间的载荷谱关联特性.根据用户损伤与试验场损伤相等的原理,建立车辆在试验场内的耐久性考核试验方法.通过一辆已安装传感器的车辆,采集真实汽车用户和试验场强化路的相关试验数据,应用雨流计数法获得疲劳载荷谱分布矩阵,并计算产生的疲劳伪损伤.利用市场调查统计用户的路面比例和装载质量,结合采集的用户实际使用数据,应用蒙特卡洛方法对汽车用户实际用法载荷谱的疲劳损伤进行仿真计算,确定涵盖90汽车用户的疲劳载荷谱(雨流循环分级矩阵).对比用户用法与试验场损伤载荷谱获得试验场强化试验技术参数,制定与试验场强化组合路面、试验里程、试验车速相关的试验方法.实际应用结果表明,该方法可准确预报车辆承载结构的潜在故障,有效缩短试验里程及产品研发周期.【总页数】6页(P1088-1093)【作者】韩愈;孟广伟;门玉琢【作者单位】吉林大学机械学院长春,130025;吉林大学机械学院长春,130025;长春工程学院机电工程学院长春,130022【正文语种】中文【中图分类】U467.1;TH12【相关文献】1.基于道路载荷谱的城市公交车辆传动耐久性试验方法 [J], 米林;彭逸;谭伟;王苏磊2.基于用户相关数据的乘用车试验场变速强化试验方法 [J], 门玉琢;于海波;郭平;董立甲;韩愈;张元勤3.基于用户道路载荷谱采集的试验场关联研究 [J], 陈传钦;陈春燕;钟志宏;周德泉4.基于载荷频率的用户道路与试验场车辆部件损伤关联模型研究 [J], 郑松林;代磊;赵礼辉;黄崇文;于佳伟5.关联用户汽车试验场可靠性强化系数计算 [J], 陈沛;周驰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于多轴载荷的汽车控制臂疲劳载荷块编制
Automobile Parts 2021.04005收稿日期:2020-10-27作者简介:胡浩炬(1981 ),男,博士,工程师,主要研究方向为汽车底盘技术㊂E-mail:huhaoju@㊂通信作者:邓小强(1985 ),男,硕士,工程师,主要研究方向为汽车底盘CAE 技术㊂E-mail:dengxiaoqiang@㊂DOI :10.19466/ki.1674-1986.2021.04.002基于多轴载荷的汽车控制臂疲劳载荷块编制胡浩炬,邓小强,余家皓,郭绍良,罗欢(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州511434)摘要:目前大多数控制臂台架疲劳载荷为单向加载的块谱,忽略了载荷的多轴性㊂依据已测得的控制臂试验场道路载荷谱,通过多轴雨流投影方法分析了其载荷的多轴性,并以多轴雨流投影结果一致为目标,通过迭代方法求解获得其考虑载荷多轴性的载荷块谱㊂再通过疲劳计算方法对比了单轴与多轴载荷块在寿命预测的差异性,并与控制臂应变采集测试点的疲劳损伤对比,发现考虑多轴的载荷块具有更高的预测精度㊂载荷多轴性的载荷块编制方法可为汽车其他零件台架疲劳载荷块编制提供参考㊂关键词:控制臂;多轴载荷;载荷块;疲劳中图分类号:U463.1Block Cycle Load Compilation for Automobile ControlArm Fatigue Test Based on Multiaxial LoadHU Haoju,DENG Xiaoqiang,YU Jiahao,GUO Shaoliang,LUO Huan(GAC Automotive Research &Development Center,Guangzhou Guangdong 511434,China)Abstract :At present,most of the fatigue loads of the control arm are uniaxial load.Based on the test road load spectrum of the controlarm,the multiaxial load characteristics was analyzed by the method of multiaxial rain-flow projection.In order to obtain consistent results ofmultiaxial rain-flow projection,the block cycle load with the same multiaxial characteristics was obtained by iterative solution method.Thenthe uniaxial and multiaxial block cycle load for fatigue bench test were compiled by fatigue pared with the fatigue damage atthe test point,it is found that the multiaxial block cycle load with consideration of multi-axes has higher prediction accuracy.The compilationmethod of block cycle load considering the multi-axes can provide reference for the fatigue block-spectrum of other automobile parts.Keywords :Control arm;Multiaxial load;Block cycle load;Fatigue0㊀引言汽车的耐久性是影响汽车产品竞争力的主要因素之一,因此耐久性试验是汽车产品开发的重要环节[1]㊂通常汽车的耐久性设计与开发需要经大量的实物台架试验验证,以底盘悬架零件为例,一般包含整车级㊁系统级㊁零部件级的耐久性试验[2]㊂零部件级台架耐久性试验一般为加速试验,整车路试采集的路谱信号通常很难直接应用于零部件级的结构疲劳试验㊂通过损伤等效方法获得等效于路试损伤的载荷块,再用于零部件台架耐久性试验,是目前国内外汽车厂商广泛应用的一种台架试验方法[3]㊂利用此方法,在保证产品质量的同时又可以缩短台架验证周期㊂但目前为止国内的大多数整车企业缺乏有效的技术手段定义零部件级的台架疲劳载荷,且在制定零部件级台架耐久性试验时大都只考虑单一方向的载荷,忽略了零件载荷的多轴性,适用性与可靠性通常不理想㊂如何制定合适的零件台架耐久性试验载荷以确保零件设计的可靠性,已显得尤为重要㊂本文作者以某车型控制臂为研究对象,对其试验场路谱载荷进行单轴和多轴雨流分析㊁伪损伤计算㊁单轴与多轴载荷块编制,同时建立控制臂有限元模型,进行疲劳计算及对比分析,在结合控制臂路试应变采集数据,验证了基于多轴载编制的疲劳试验载荷块的有效性㊂1㊀控制臂载荷谱与分析1.1㊀载荷获取图1为控制臂结构及试验应变采集位置㊂图1㊀控制臂结构及试验应变采集位置示意2021.04 Automobile Parts006图2㊀典型工况控制臂测点的应变信号图3㊀控制臂球铰处的试验场道路谱载荷Automobile Parts 2021.04007L β(t )=ðdk =1βk L k (t )(1)选取所有可能的投影方向,基于上式将L k (t )转换为L β(t ),再通过雨流计数和伪损伤计算得到各个β向的L β(t )的雨流计数统计与伪损伤值㊂β方向的选取可根据载荷L k (t )的维数d 进行确定,如d =2,β值见表4㊂图4㊀多轴雨流投影结果(X 与Y 组合的12个方向伪损伤分布)由图可知,疲劳损伤最大的方向为(-0.5087),伪损伤值为17.66;疲劳损伤最小的方向为0.87,0.50),伪损值为1.27㊂2 载荷块编制1㊀单向载荷块编制文中提到的单向载荷编制是不考虑X 与Y 两个方向载荷耦合,分别对X 和Y 方向的载荷进行载荷块制定载荷块程序谱幅值一般分为3~8级,由德国工程师GASSNER 于1938年首次提出,并得到广泛应用㊂各级载荷大小的划分按照幅值比系数法,幅值比系数分别取为:1,0.95,0.85,0.725,0.575,0.425,0.275,0.125[12]㊂基于此方法进行载荷谱分级,根据第2.1节中X 与Y 方向的单轴雨流统计结果,分别得到X 和Y 单轴方向的8级载荷谱见表5㊂2021.04 Automobile Parts008图5㊀零件受载图示根据控制球铰点载荷分析可知,此车型控制臂Z 向疲劳损伤非常小,其受载可视为X 与Y 两轴组成的随机载荷L k (t ),故其等效的两轴载荷L eq k (t )可表示为图6㊀控制臂载荷L k (t )与等效载荷L eq k (t )雨流投影对比3 疲劳计算与试验对比3.1㊀有限元模型建立及标定根据三维数建立控制臂有限元模型:控制臂金属钣Automobile Parts 2021.04009结果㊂从表7中可知:计算值与试验值最大相对误差+14.8%,最小误差+3.9%,平均误差9.4%㊂计算结果与测试结果有较好的一致性,误差在可接受范围内㊂图8㊀两种载荷分块疲劳计算结果2021.04 Automobile Parts010参考文献:[1]YOU S S,FRICKE D.Advances of virtual testing and hybrid simula-tion in automotive performance and durability evaluation [J].SAEInternational Journal of Materials and Manufacturing,2011,4(1):98-110.出版of Jilin(5):provingload-154.fatigue[J]机modelvariableof370.for花菲菲,郑松林,冯金芝,等.某轿车摆臂疲劳试验载荷谱编制及寿命预测[J].机械强度,2017,39(2):428-434.HUA F F,ZHENG S L,FENG J Z,et al.Spectrum compilation forfatigue test and life prediction of vehicle control arm[J].Journal ofMechanical Strength,2017,39(2):428-434.。
基于路谱输入的汽车台架耐久性试验方法研究_刘再生
基于路谱输入的汽车台架耐久性试验方法研究
刘再生 1 霍福祥 1 杨立峰 1 王长明 1 石 锋 2 （1.中国第一汽车集团公司技术中心；2.中国汽车工程研究院）
【摘要】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。
图 7 驱动信号穿级计数结果
6 路谱驱动试验精度分析和提高试验精度 的方法
由图 8~图 14 可看出，在幅值域，底盘件路谱驱 动试验响应信号幅值低于道路试验， 小幅值信号频
2010 年 第 9 期
次多于道路试验，相对损伤也低于道路试验；在频率 域，在频率为 7~15 Hz 时，道路试验和台架试验响应 信号相近，7 Hz 以下时道路测试信号能量明显高于 台 架 路 谱 驱 动 测 试 ，15 Hz 以 上 时 路 谱 驱 动 台 架 试 验响应信号能量高于道路试验。
Key words：Road Profile, Load spectrum, Durability, Bench test
1 前言
采用四柱道路模拟机进行汽车台架耐久性试验 时， 首先需对试验汽车在试验场耐久性路面进行期 望响应信号 （通常为 4 个轴头垂向加速度） 数据采 集， 然后通过在试验台架进行传递函数计算和模拟 迭 代 得 到 试 验 驱 动 信 号 ， 再 进 行 台 架 耐 久 性 试 验 [1，2] （以下称载荷谱驱动试验）。 试验时， 由于不同车型 的系统特性不同， 通常需要重新通过期望响应信号 采集、 传递函数计算和模拟迭代来获得台架试验的 驱动信号。
试验场路谱等效分析
试验场路谱等效分析李建澎【摘要】某国产汽车制造商提高了整车可靠性试验的考核要求,需要试验车同时满足北京通县试验场和吉林农安试验场的可靠性标准.为节约成本,需要将农安试验场的可靠性试验规范等效到通县试验场.对2个试验场道路进行载荷谱采集,用LMS 公司的TecWare软件计算伪损伤;以农安试验场的试验规范为标准,计算出整个规范的总损伤值;以通县试验场各个坏路面的损伤值为基础,以Excel表格为计算工具,合理获得试验场坏路面的当量关系.实现了不同试验场之间的路面关联,对道路试验的便捷性和节约成本等方面具有重要意义.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】3页(P54-56)【关键词】汽车试验场;载荷谱;等效;伪损伤【作者】李建澎【作者单位】中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司【正文语种】中文随着汽车工业的高速发展，我国自主品牌汽车制造商面临着激烈的竞争，一方面对产品疲劳耐久性能的要求逐步提高，另一方面对产品轻量化以节省成本、提高竞争力的要求日益迫切。
因此，对整车在国内试车场的强化耐久性能试验也有了更高的要求。
之前，某国产汽车制造商一直在北京通县试验场进行可靠性试验，现需要试验车同时满足吉林农安试验场可靠性试验规范的要求。
考虑到地域限制，为了节约时间及成本，计划通过某车型以2个试验场的路谱采集为基础，通过当量计算，获得等效结果。
1 等效原理在计算零件的损伤时，通常通过应力信号根据零件的S-N曲线运用相应的方法进行计算，得出相应的损伤值。
在实际工程实践中，从能量分析的角度出发，各种信号（包括力、力矩、位移、加速度及应变）都可认为是“广义应力”。
将“广义应力”信号用雨流计数法统计载荷循环数后，按照预先给定的标准S-N曲线，不考虑均值的影响，根据Miner法则进行计算得出的损伤称之为名义损伤或伪损伤[1]。
计算损伤可采用LMS TecWare软件，其使用的标准S-N曲线为工程界所广泛采用。
试验场道路与用户道路的当量关系研究
２１ ０ ０年 ｌ ２月
Ｄｅ ． ２ Ｏ ｃ ０ｌ
试 验 场 道 路 与 用 户 道 路 的 当量 关 系研 究
王万英 ， 吴顺 洪 ， 北 平 ， 唐 贾建 科 ， 方 君
（ 庆长安汽车股份有限公司 汽车工程研究院 ， 庆 重 重 ４ １２ ） ０ １０
摘
要 ： 绍 了名义损 伤 的基 本 概念及 关联 用户用途 的试 车技 术基本 原理 。通 过 目标 用 户 介
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｏ ｃ ｐ ｆｐ ｅ ｏｄａ ａ ｅａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ ｕ ｏ ｂ ｌ ｅ ｔｔｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ａｅ ｓ ｇ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｓ ｕｄ ｍ ｇ ｎ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｆａ ｔｍｏ ｉｅ ｔｓ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｒ ｌｔ ｄ ｕ ａ ｅ ｐ ｐ ｓ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ． Ｔｈ ０％ ｕ ａ ｅ ｔ ｒ ｅ ｓｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ｂ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｎ． Ｌｏ ｄ ｎ ａａ ｗｅ ｅ ｕｒ ｏ ｅ ｗｅ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｅ９ ｓ ｇ ａ ｇ ｔｗａ ｓａ ｌｓ ｅ ｙ ｉ ｖ ｓｉａ ｉ ｏ ａ ｉ ｇ ｄ ｔ ｒ ｃ ｌｅ ｔｄ ｉ ｒ ｖｎ ｒ ｕｎ ｎ ｅ ｌｒ ａ ｅ ｐ ｃｉ ｅｙ， ａ ｄ ｔｅ ｅ ｕ ｖ ｌｎ ｅａｉ ｎ ｏ ｏ ｉ ｇ ｇｏ ｎ ｏｌ ｃｅ ｎ ｐ ｏ ｉｇ ｇ ｏ ｄ ａ ｄ ｒ ａ ｏ ｄ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ｎ ｈ ｑ ｉａ ｅ ｔｒ ｌ ｔ ｆｐｒｖ ｎ ｒ ｕ ｄ ｏ ａ ｄ ｒ ａ ｏ ｄ ｗａ ａ ｃ ｌｔ ｄ ｕｓｎ ｓ ｕ ｏ ｄ ｍａ ｅ Ｔｈ ｅ ｔｓ ｅ ｉｉａ ｉｎ， ｗｈ ｃ ｓ ｍｏ ｅ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｎ ｅ ｌｒ ａ ｓ ｃ ｌ ｕ ａｅ ｉｇ ｐ ｅ ｄ ａ ｇ ． ｅ ｔｓ ｐ ｃｆｃ ｔ ｏ ｉ ｈ ｉ ｒ ｃ ｏ ｄ ｎ ｗｉｈ ａ ｔ ａ ｐｅ ａｉｎ，ｗａ ｍｐ ｏ ｅ ａ ｅ ｎ ｕ ａ ｅ ｔ ｒｅ ｆｇｖ ｎ ｖ ｈ ｃｅ ｔｐ ． ｔ ｃ ｕ ｌｏ ｒ ｔｏ ｓ ｉ ｒ ｖ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｓ ｇ ａ ｇ ｔｏ ｉ ｅ ｅ ｉ ｌ ｙ ｅ Ｋ ｅ ｏ ｄｓ：ｐ ｏ ｉ ｇ ｇｏ ｎ ｄ ｒ ｂ ｌｔ ｅ ｔ ｅ ｕ ｖ ｌ ｎ ｅａ ｉｎ；ｏ ｄｉ ｐ ｃ ｒ ｍ ｙｗ ｒ ｒ ｖｎ ｒ ｕ ｄ； ｕ ａ ｉｉ ｔｓ ； ｑ ｉ ａｅ ｔｒ ｌ ｔ ｙ ｏ ｌ ａ ｎｇ ｓ ｅ ｔｕ
多轴雨流应用[整理版]
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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吴建国魏传峰周鋐陈栋华1 前言道路试验是汽车开发过程中不可或缺的重要阶段，它包括在高速公路、普通路面、恶劣道路以及各种特殊路面上的测试，是一种检验汽车性能的有效手段。
由于西方国家的路面条件与我国实际情况存在较大差异，因而难以参考国外引进的试验规范和试验路面谱，例如福特公司的Jerry Z. Wang和Mark W. Muddiman等人曾于1996年至1997年对中国用户道路载荷谱与福特公司在美国和比利时的试车场道路载荷谱进行了比较研究，发现在国外某种道路路面上不会发生故障的零部件却在国内出现刚度强度问题。
另外我国幅员辽阔，各地道路情况差异较大，因而也有必要对典型地区道路载荷谱进行分析，找出其与试车场道路载荷谱对应关系，可为制定适合我国的试验谱系及规范提供理论依据和有效参数。
将地区道路等效成试车场道路不同路段混合而成的组合路段，即得到地区道路与试验场道路载荷谱的当量关系，就可在试车场按一定比例混合各种路面来再现目标用户地区道路载荷输入，进一步扩展外推后，便可了解较长里程后的损伤情况，达到加速试验的目的。
本文通过使用LMS Tecware对后桥载荷谱的分析，根据调查确定的用户使用道路的组成比例和里程，得出用户道路载荷谱与试车场道路载荷谱的当量关系，可作为产品设计部门的自主开发和符合我国道路特点的试验标准制定的参考，具有实际指导意义。
本文通过使用LMS Tecware对后桥载荷谱的分析，根据调查确定的用户使用道路的组成比例和里程，得出用户道路载荷谱与试车场道路载荷谱的当量关系，可作为产品设计部门的自主开发和符合我国道路特点的试验标准制定的参考，具有实际指导意义。
2 道路载荷谱的采集研究选择安徽某试车场强化试验路段作为道路谱采集的试验道路。
试验道路一个循环总长为6.6km，共设有16种特殊路面，包含轿车使用过程中可能遇到的各种路面状况。
为考察实际用户使用道路与试验场道路间的组合关系，根据国内某著名汽车公司的用户调查统计确定典型地区道路分别选取江苏某地高速路段、浙江某市郊区普通沥青路段、浙江某市山路和市区严重破坏沥青路面，分别用于代表高速公路、一般道路、山路和恶劣道路。
道路模拟试验载荷谱的采集、处理与应用
2011年第3期仪表技术与传感器Instrument Technique and Sensor20ll No.3道路模拟试验载荷谱的采集、处理与应用宋勤1,姜丁2,赵晓鹏2,张强2,冯树兴2(1.沈阳理工大学,辽宁沈阳110159;2.总后勤部军事交通运输研究所,天津300161摘要:对实测的某型越野车辆在试验场采集的载荷谱,应用随机振动和谱分析理论等进行了剔除异常点、消除趋势项、平稳性检验、样本选择和低通滤波等处理,然后基于雨流统计对我荷谱进行了压缩,对压缩后的雨流均幅值矩阵进行了强化外推和基于目标关联模型的比例叠加,最后对叠加后的雨流均幅值矩阵进行了时域重构,得到了用于试验室的道路模拟试验目标载荷谱,为进行试验室车辆道路模拟试验奠定了技术基础。
关键词:试验室车辆道路模拟试验;车辆可靠性;载荷谱;预处理;雨流计数中图分类号:U467.11文献标识码:A 文章编号:1002—1841(201103—0104—03 Acquisition,Processing and Application of LoadSpectrum for Road Simulation TestSONG Qinl,JIANG Din92,ZHAO Xiao—pen92,ZHANG Qian92,FENG Shu.xin92(1.Shenyang Ligong University,Shenyang 110159,China;2.Institute of Military Transportation,Tianjin 300161.ChinaAbstract:This paper presented the load spectrum of an off-mad vehicle obtained from a standard proving ground testing,using random vibration and spectral analysis theory.The pretreatment included outliem excluding,tendency eliminating,stability test, sample selection and low pass filtering,etc.Then,it gave examples of the compression and extrapolation of load spectrum,based on rain-flow counting.Finally,based on target association model,superposition and reconstruction WaS finished.This research result Call prepare the ground for laboratory road simulation test in further step.Key words:laboratory road simulation test;vehicle reliability;load-・spectrum;pretreatment;rain・-flow counting method0引言试验室车辆道路模拟试验是近年来发展起来的研究整车可靠性的重要手段之一¨j。
试验场道路与用户道路的当量关系研究
试验场道路与用户道路的当量关系研究
王万英;吴顺洪;唐北平;贾建科;方君
【期刊名称】《重庆理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2010(024)012
【摘要】介绍了名义损伤的基本概念及关联用户用途的试车技术基本原理.通过目标用户调研,建立了90%用户用途目标.分别对试验场和用户道路的载荷谱进行了实车采集,通过名义损伤的对比,建立了试验场道路与用户道路的当量关系.基于特定车型的用户用途目标,对现有的试车规范进行了改进,改进后的试车规范能够较好地符合目标用户的实际使用情况.
【总页数】5页(P15-19)
【作者】王万英;吴顺洪;唐北平;贾建科;方君
【作者单位】重庆长安汽车股份有限公司,汽车工程研究院,重庆,401120;重庆长安汽车股份有限公司,汽车工程研究院,重庆,401120;重庆长安汽车股份有限公司,汽车工程研究院,重庆,401120;重庆长安汽车股份有限公司,汽车工程研究院,重
庆,401120;重庆长安汽车股份有限公司,汽车工程研究院,重庆,401120
【正文语种】中文
【中图分类】U467
【相关文献】
1.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 [J], 吴建国;周鋐;陈栋华;魏传峰
2.试验场道路当量关系研究 [J], 陈孟春;熊恭祥
3.两个试验场道路试验里程当量比分析 [J], 康毅;陶天涛;蔡小石
4.试验场道路与用户道路的当量关系研究 [J], 王万英;吴顺洪;唐北平;贾建科;方君
5.基于用户道路载荷谱采集的试验场关联研究 [J], 陈传钦;陈春燕;钟志宏;周德泉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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２００７年第７期１前言道路试验是汽车开发过程中不可或缺的重要阶段。
我国各地的道路情况差异较大，因而有必要对典型地区道路载荷谱进行分析，找出其与试车场道路载荷谱对应关系，为制定适合我国的试验谱系及规范提供理论依据和有效参数。
将地区道路等效成试车场道路不同路段混合而成的组合路段，即得到地区道路与试验场道路载荷谱的当量关系，就可在试车场按一定比例混合各种路面来再现目标用户地区道路载荷输入，进一步扩展外推后，便可了解车辆在较长里程后的损伤情况，达到加速试验的目的。
本文通过对后桥载荷谱的分析，根据调查确定的用户使用道路的组成比例和里程，得出用户道路载荷谱与试车场道路载荷谱的当量关系，可作为产品设计开发和制定符合我国道路特点的试验标准的参考，具有实际指导意义。
２道路载荷谱的采集研究选择安徽某试车场强化试验路段作为道路谱采集的试验道路。
试验道路一个循环总长为６．６ｋｍ，共设１６种特殊路面，包括轿车使用过程中可能遇到的各种路面状况。
为考察实际用户使用道路与试验场道路间的组合关系，根据我国某汽车公司的用户调查统计，确定典型地区道路分别为江苏某地高速路段、浙江某市郊区普通沥青路段、浙江某市山路和市区严重破坏沥青路面，分别用于代表高速公路、一般道路、山路和恶劣道路［１］。
试验车辆是一部装备齐全、经过磨合期后且车况良好的某中级轿车，为５挡手动变速器，并按要求配重。
３道路载荷谱的研究调查发现，一般用户通过高速公路、一般道路、・设计・计算・研究・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吴建国周鋐陈栋华魏传峰（同济大学）【摘要】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。
主题词：载荷谱道路等效模拟多轴损伤中图分类号：Ｕ４６７．１＋１文献标识码：Ａ文章编号：１０００－３７０３（２００７）０７－００２１－０３ＳｔｕｄｙｏｎＲｏａｄＥｑｕｉｖａｌｅｎｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＬｏａｄｉｎｇＳｐｅｃｔｒｕｍｓｉｎＣｕｓｔｏｍｅｒＲｏａｄａｎｄＰｒｏｖｉｎｇＧｒｏｕｎｄＷｕＪｉａｎｇｕｏ，ＺｈｏｕＨｏｎｇ，ＣｈｅｎＤｏｎｇｈｕａ，Ｗｅｉｃｈｕａｎｆｅｎｇ（ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓａｎａｌｙｓｉｓｉｓｂａｓｅｄｏｎｓｉｇｎａｌｓｏｆｖｅｒｔｉｃａｌ，ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌａｎｄｌａｔｅｒａｌｆｏｒｃｅｓａｎｄｌｏａｄｉｎｇ－ａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｉｎｇｓｐｅｃｔｒｕｍｓｏｆａｃｅｒｔａｉｎｃａｒ’ｓｒｅａｒａｘｌｅａｒｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｂｅｔｗｅｅｎｌｏａｄｉｎｇｓｐｅｃｔｒｕｍｓｉｎｔｙｐｉｃａｌｒｏａｄｓａｎｄｓｐｅｃｔｒｕｍｓｉｎａｃｅｒｔａｉｎｐｒｏｖｉｎｇｇｒｏｕｎｄ，ａｎｄｇｅｔｔｈｅｒａｉｎｆｌｏｗｌｏａｄｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｏａｄｓ．Ｔｈｅｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｏａｄｓｏｆｐｒｏｖｉｎｇｇｒｏｕｎｄｗｉｌｌｂｅｃｏｍｂｉｎｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｃｕｓｔｏｍｅｒｒｏａｄ．Ｍｕｌｔｉａｘｉａｌｌｏａｄｄａｍａｇｅｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｂｅｔｗｅｅｎｃｕｓｔｏｍｅｒｒｏａｄｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｃｏｍｂｉｎｅｄｒｏａｄｓｉｎｐｒｏｖｉｎｇｇｒｏｕｎｄ，ａｎｄｖａｌｉｄａｔｅｔｈｅｉｒｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｏａｄｉｎｇｓｐｅｃｔｒｕｍｓ，Ｒｏａｄｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，Ｍｕｌｔｉａｘｉａｌｄａｍａｇｅｓ２１——汽车技术－１．７８－０．５４０．７０１．９４－１．１６０．０８１．３２载荷／ｋＮ－１．８０－１．４９－１．１８－０．８７－０．５６－０．２４０．０７０．３８０．６９１．００１．３１１．６３１．９４≤０≤３≤１０≤３２≤１０２≤３２５≤１０３４≤３２８９≤１０４５９≤３３２６３载荷／ｋＮ循环次数８１６２４３２４０４８５６６４７２８０８８９６８１６２４３２４０４８５６６４７２８０８８９６ｔｏｆｒｏｍ８１６２４３２４０４８５６６４７２８０８８９６８１６２４３２４０４８５６６４７２８０８８９６－２．８１－０．１１２．５９５．２９－１．４６１．２４３．９４载荷／ｋＮ－２．７８×１００－２．１１×１００－１．４３×１００－７．８２×１０－１－８．９５×１０－２－５．８３×１０－１１．２６×１００１．９３×１００２．８０×１００３．２７×１００３．９５×１００４．０２×１００５．２９×１００≤０≤３≤１０≤３２≤１０２≤３２５≤１０３４≤３２８９≤１０４５９≤３３２６３循环次数ｆｒｏｍｔｏ载荷／ｋＮ８１６２４３２４０４８５６６４７２８０８８９６≤０≤３≤１０≤３２≤１０２≤３２５≤１０３４≤３２８９≤１０４５９≤３３２６３ｆｒｏｍｔｏ循环次数８１６２４３２４０４８５６６４７２８０８８９６０．０２３．０２６．０２９．０２１．５２４．５２７．５２载荷／ｋＮ４．２０×１０－３７．５６×１０－１１．５１×１００２．２６×１００３．０１×１００３．７６×１００４．３１×１０００．２７×１０００．０２×１０００．７７×１００７．５２×１００８．２７×１００９．０２×１００载荷／ｋＮ一个雨流矩阵由很多含有不同峰值和谷值构成的循环所组成。
图２中每个点对应的右坐标轴和下坐标轴的数值分别表示循环历程中先后经历到的２个极值（峰值或谷值），左侧和上侧的数值是将右、下坐标轴刻度按比例等分成１００×１００个小方格。
每当一个循环的峰（谷）值落于某一方格中，便在该方格区域的循环次数上＋１。
次数最终用亮度表示，某方格循环次数越多，该方格的颜色越亮。
３．２以试车场道路等效模拟用户使用道路首先将试车场强化道路根据其路面特征状况进行归类划分，得到１６种路段，如表１所列。
采集各路段的道路载荷谱信号（轮轴分力信号），分别进行雨流计数，得到１６种路段的雨流矩阵，利用载荷分析软件的ＣｏｍｂｉＴｒａｃｋ工具，将１６个雨流矩阵分别输入组合对象中，将叠加得到的用户使用道路雨流矩阵输入目标对象中，进行等效模拟［４］，结果见表１。
试验场路段总长６．６ｋｍ，模拟后的每段等效路段长度＝试验场路段长度×权重系数（即推广的倍数）。
山路和恶劣道路的里程比例分别为４０％、５０％、５％和５％［２］。
为考察实际用户使用道路与试验场道路间的组合关系，将试车场各种特殊路段通过分割、外推和拼接来等效模拟４０００ｋｍ高速公路、５０００ｋｍ一般道路、５００ｋｍ山路和５００ｋｍ恶劣道路等共１００００ｋｍ的道路情况，并最后对实际用户道路和等效模拟道路的车辆后桥多轴损伤进行比较，用于验证。
３．１用户实际道路谱雨流矩阵的编辑和处理雨流计数法是目前使用最多的双参数统计计数法。
通过雨流计数法的计算可以得到局部应力、应变的循环次数，并用雨流矩阵的形式表现出来。
雨流矩阵也经常用于描述零件所承受的载荷谱［３］，疲劳研究中的目标载荷谱是由道路实测时间历程进行雨流计数后再进行外推、叠加、修正后组合而成。
为了真实反映用户实际使用道路情况，首先采集４种典型路面条件下由测量轮测得的后桥轮轴处纵向力ＦＸ、侧向力ＦＹ、垂向力ＦＺ信号，图１为后桥轴头三分力作用点位置和方向示意；然后使用载荷分析软件分别进行雨流计数，按照组合比例４０％、５０％、５％和５％分别推广到４０００、５０００、５００、５００ｋｍ；再将４段道路进行雨流叠加后得到目标用户道路的雨流矩阵［４］，结果如图２所示。
图１后桥轴头分力作用位置侧向力ＦＹ纵向力ＦＸ垂向力ＦＺ（ａ）纵向载荷（ｂ）侧向载荷（ｃ）垂向载荷图２叠加后的用户使用道路雨流矩阵表１等效模拟用户使用道路的试车场各种路段组合定远试车场道路路段卵石路沥青路水泥路水泥路弯道弯道下坡砂石路搓板路石块路弯道减速坎铁路道口路桥接缝路面凸起路面凹坑鱼鳞坑石块路试验场路段长／ｋｍ０．１４０５０．１２２６０．１４５８０．２０５３０．０８０３０．２２．０４３３０．２０３７２．０９３９０．０５４６０．０６２５０．３８３６０．０６１２０．０５４１０．１７４１０．４５６８权重系数０００２７４２６２７３９２０２４２１６０２１３８０１１４３８６００等效组合路段长／ｋｍ０００５６．２５２２２１０．９４８１７８４．００００４９４．４７８６３．２５９２０１．１４６６２．３７５００６．９７６８２０．８８２６００２２——２００７年第７期表２为ＣｏｍｂｉＴｒａｃｋ工具提供的两种路面的后桥名义损伤比较，图３中的比例值为组合路段总损伤值除以用户使用道路损伤值得到的百分比。
从图３看到，等效组合路段在３个方向的损伤值与实际使用道路３个方向的损伤值接近，表明模拟效果很好。
另外从表２也可看出，垂向载荷带来的损伤影响最大，其次是纵向载荷，侧向载荷带来的损伤不及垂向的百分之一。
表２用户使用道路与组合路段后桥轴头分力名义损伤比较图３组合路段总损伤值除以用户使用道路损伤值得到的百分比３．３多轴载荷损伤验证多轴载荷计算即多轴疲劳分析，是通过多通道的线性组合来计算损伤的一种方法。
对多轴载荷的分析是基于以弹塑性力学为依据的模型以及与之相关的雨流计数法来进行的。
它除单轴雨流信息外，还包含了单个载荷之间的相位和耦合关系的信息［５］。
为了验证试车场组合道路是否能较好地等效模拟用户使用道路，用载荷分析软件分别对两种道路进行多轴损伤分析。
对于用户使用道路，将４段典型地区道路分别进行多轴载荷分析，然后按各自比例外推到１００００ｋｍ，并进行叠加；对于试车场组合路段，对每段实测后的载荷谱分别进行多轴载荷分析，然后按照表１中权重系数进行线性外推并叠加。
图４为最终得到的用户使用道路和等效模拟路段多轴损伤分析图，横、纵坐标分别代表纵向载荷方向和侧向载荷方向，垂向载荷方向用一系列的同心圆来表示，３个方向的数字分别表示单位矢量在该方向上的投影。
损伤用亮度表示，最亮的点即是最大损伤载荷方向，两种道路的最大损伤值（用单位矢量表示）分别出现在（０．５６７，０．００７，０．８２４）和（０．５７５，０，０．８１８）方向，分别为７．５２１７×１０－１６和７．４６５４×１０－１６，两者比较相似，证明等效模拟结果可靠，方法是正确的。