路谱采集与疲劳分析在当今汽车研发中的应用
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。
路面铺采集的基本情况
我现在所从事的是汽车测试领域的路谱采集。
具体来说就是道路载荷谱采集和关联试车的试验条件确定。
小日本、台湾人叫入力量测（入力这个命名颇为有趣，意为“进来的力”）。
不过我还是喜欢我们自己的这种称呼，因为这种命名更科学，虽然后者更形象。
其实路谱采集的意义还是很重大的。
路谱采集为汽车寿命设计提供了科学的判断依据。
为加速试验提供可能性。
根据疲劳理论，疲劳损伤主要由循环载荷引起。
如果汽车的输入载荷相同，那么所引起的疲劳损伤理论上也应该一样，因为汽车各部位所承受的载荷基本上与汽车的输入载荷信号成比例。
据此，如果能够得到用户在使用环境中汽车所受的载荷输入（并非是某一个时刻的载荷，而是一段时域信号），那么可以在试车场里按一定的比例混合各种路面及各种事件，重现这一载荷输入。
这一载荷重现通常可能在较短的时间里完成，这样就可以达到试验加速的目的。
同样的思路，可以根据得到的载荷输入历史信号，结合疲劳理论，进行各个部件或者整车寿命计算，因为影响整车寿命的可能未必是某个部品的材料或者结构，而是焊道、焊缝螺栓等连接处。
通过寿命计算进而验证设计寿命值并提供改进建议。
一方面，产品要充分满足用户使用要求；另一方面，产品余裕度不能过大，设计余裕度过大的产品通常是不经济且缺乏市场竞争力的。
合理的寿命设计是相当必要的。
所以，寿命计算在这个过程当中就显得颇为重要。
基于合理设计思想的寿命计算不仅能够对设计进行验证，而且通过整车及各关键部位寿命计算进行对比分析，得出合理的改良建议。
一般来说，改进建议有两个方面：其一是对寿命不足部位进行补强，其二是对一些部位设计寿命余裕度过大进行改进。
总体来说，就是尽量使得设计更加趋于合理化。
这样来说，似乎路谱采集在整车设计中很是重要!的确，从理论上分析似乎就是这样，但实际并非如此。
首先，这种基于S-N曲线分析的寿命计算目前理论上并非十分成熟，虽然有很多人在研究疲劳寿命计算，并且目前已经有很多理论。
但是，尚有许多不尽人意之处。
路谱采集与疲劳分析在当今汽车研发中的应用
路谱采集与疲劳分析在当今汽车研发中的应用随着汽车的不断普及，人们对汽车的安全性、舒适度等方面的要求也越来越高。
这就要求汽车制造商和相关研发机构在汽车设计和制造中，充分考虑驾驶员的体验和安全性。
在这一过程中，路谱采集和疲劳分析技术正逐渐成为研发中的必需品。
路谱采集是指收集不同道路场景下的驾驶行为数据，通过模拟和测试将这些数据整理成“路谱”，以便更好地研究车辆的行驶特性和进行驾驶员疲劳分析。
根据收集的数据，可以分析驾驶员在行驶过程中所遭受到的振动、加速度等信息，以便进行舒适性和安全性的优化。
在实际应用中，路谱采集可通过车载精密仪器和软件完成，同时也可以结合现场扫描和摄像等技术手段获取更全面和准确的数据。
收集的数据可通过数据分析和处理工具进行综合分析和评估，将分析结果反馈给车辆的制造商和设计师，以便更好地制定优化措施。
疲劳分析是指在长时间驾驶行驶过程中分析驾驶员的身体反应、血液流量、血氧含量、心率等指标，判断驾驶员是否出现疲劳或疾病，从而降低发生交通事故的概率。
现在，一些汽车制造商已经开始将各种传感器和测量设备集成到车内，以便实时监测驾驶员的健康状况。
同时，在疲劳分析中，还可以通过路谱采集所得到的数据进行更全面的分析和研究，识别并纠正行驶过程中所产生的不适，改善驾驶员舒适性和安全性。
这种技术的应用不仅可以帮助降低事故率，减少交通事故带来的人员伤亡和财产损失，还能提升车辆的竞争力，增加其市场需求。
需要注意的是，尽管路谱采集和疲劳分析技术在汽车制造和研发中具有广泛应用前景，但这些技术需要对数据进行隐私保护和安全性控制。
保障驾驶员的隐私和数据安全，是研发者和制造商应该考虑的一项重要问题。
总而言之，路谱采集和疲劳分析技术在当今汽车研发中的应用，可以帮助提升车辆的舒适性和安全性，优化驾驶体验、降低交通事故的发生率、提升车辆市场竞争力，具有很大的前景和潜力。
在未来的汽车发展中，这些技术肯定会发挥越来越重要的作用，成为汽车行业的重要发展方向。
LCC实效显著_运用广泛
03□邮箱：****************刘向前今年6月，世界最大的客车制造商——宇通客车与米其林轮胎、菲亚特动力联合发布了LCC 全生命周期成本战略，并与河北保定交通运输集团有限公司首次达成全生命周期成本管理的战略合作，正式启动了包括路谱采集、车线匹配、解决方案、试用培训、签订协议和跟踪回访的LCC 工程六步法。
这标志着LCC 开始应用于国内客运行业，将帮助客运企业科学控制成本，在高铁的冲击下提升盈利。
其实，不仅在客运领域，LCC 在许多行业均有应用。
但它具体是通过什么方式帮助企业科学控制成本、实现业绩增长的呢？今天，我们就从LCC 应用的几个典型案例入手，分析LCC 的应用特点，也许能寻找到答案。
LCC：军费控制利器LCC 最早应用于军事领域，源自美国军费开支庞大，特别是武器装备的使用维修费用急剧增加，成为沉重的负担。
1950年，根据美国国防部的调查，发现５年间军事技术装备系统维持费用的总额为该系统采购合同的10倍之多，大批武器装备买得起，用不起，养不起、修不起。
为了扭转这种局面，美国国防部通过发布指令、指示、标准、规范、手册等大力推行LCC 成本管理法，明确提出把“以性能为中心的质量观，转变到以效能（效益）及LCC 为中心的质量观”，并制定了可负担性的采办政策，即采购的装备必须是负担得起的，以期用尽可能少的投入实现国家军事任务的总目标。
这种新的质量观曾以总统命令发布三军贯彻执行。
美国军方先后采用LCC 方法针对航空母舰、护卫舰、飞机以及陆战队的坦克等武器进行了评价分析，取得了良好的成本控制效果。
LCC：工业降耗手段LCC 在20世纪90年代开始大规模应用于工业领域。
许多国家加强了推广LCC 的力度，一系列的LCC 标准也相继产生，如挪威石油工业于1996年4月发布了MOROSK 标准《系统与设备的寿命周期费用评价》、《工厂生产的寿命周期费用评价》，美国国家科学技术研究院为联邦能源管理计划制定了用于联邦设施的《寿命周期费用评价手册》指导基本投资项目，目的是节能和降低未来联邦建筑物及其系统的运行、维护费用。
汽车道路载荷谱技术及应用
汽车道路载荷谱技术及应用一、载荷谱采集与处理载荷谱采集是汽车道路载荷谱技术的第一步，它通过在汽车上安装各种传感器，如加速度计、力传感器等，来收集汽车在行驶过程中的实时载荷数据。
这些数据经过处理后，可以用于分析汽车的结构性能、车辆的行驶性能以及道路的承载能力等。
二、汽车结构分析和优化通过对采集的载荷数据进行深入分析，可以进一步了解汽车的动态特性和结构性能。
借助有限元分析、结构优化等手段，可以在保证汽车结构强度的前提下，降低车辆的重量，提高汽车的燃油经济性和动力性能。
三、车辆性能评估与验证利用道路载荷谱技术，可以评估和验证车辆的性能。
通过比较实际采集的载荷数据和理论计算的载荷数据，可以评估车辆的设计和制造质量。
此外，通过对不同车型在相同道路条件下的载荷数据进行比较，可以评估车辆的行驶性能和安全性。
四、道路载荷模式识别道路载荷模式识别是汽车道路载荷谱技术的重要应用之一。
通过对大量载荷数据的分析和学习，可以识别出不同的道路载荷模式，如高速公路、城市道路、山路等。
这些模式可以用于指导车辆的设计和优化，以更好地适应各种道路条件。
五、智能驾驶与安全控制智能驾驶和安全控制是汽车道路载荷谱技术的另一个重要应用领域。
通过实时监测汽车的载荷状态，可以判断出车辆的行驶状态和路况，进而实现智能驾驶和安全控制。
例如，在遇到紧急情况时，系统可以自动采取避让或紧急制动等措施，提高车辆的安全性。
六、车辆运行状态监测与预测利用道路载荷谱技术，可以实时监测车辆的运行状态，并根据采集的载荷数据预测车辆的未来状态。
这种技术可以用于车辆的故障诊断和预测性维护，提高车辆的可靠性和安全性。
七、车辆维修与保养计划优化通过对车辆的载荷数据进行长期监测和分析，可以制定出更加合理的维修和保养计划。
例如，在某些情况下，某些部件的磨损可能比其他部件更快，因此需要更频繁地进行维修或更换。
通过优化维修和保养计划，可以提高车辆的使用寿命和经济效益。
八、定制化道路载荷模型构建针对不同车型、不同路况以及不同的使用需求，可以构建定制化的道路载荷模型。
道路疲劳检测与分析方法研究
道路疲劳检测与分析方法研究现代社会中，道路交通已渗透到人们生活的方方面面。
然而，长时间驾驶是一项相当耗费体力和精力的活动，而疲劳驾驶往往容易导致交通事故的发生。
为了提高道路交通的安全性和可靠性，研究人员们致力于开发各种道路疲劳检测与分析方法。
首先，我们来介绍一种常见的道路疲劳检测方法——基于生理信号的检测。
这种方法通过感应驾驶员的生理信号来判断其疲劳程度，如心率变异性、眼动特征、皮肤电活动等。
这些信号可以反映驾驶员的身体状况和精神状态，从而判断是否处于疲劳驾驶状态。
然而，这种方法在实际应用中存在一些挑战，比如传感器的可靠性和稳定性、数据处理的复杂性等。
另一种常见的道路疲劳检测方法是基于车辆动态特征的检测。
该方法通过监测车辆的行驶特征，如加速度、转向角度、制动强度等，来判断驾驶员的疲劳情况。
比如，当车辆频繁变道或出现过大的转向角度时，可能会提示驾驶员处于疲劳状态下。
这种方法的优势在于无需额外的传感器和设备，可以直接利用车辆已经装备的系统进行疲劳检测。
然而，该方法的局限性在于无法对驾驶员的精神状态进行准确评估。
除了以上两种方法，还有一些新兴的道路疲劳检测技术也值得关注。
例如，基于人工智能的图像分析方法可以通过分析驾驶员的面部表情和眼神活动来判断其疲劳程度。
另外，基于声音信号的检测方法可以通过分析驾驶员的语音特征和嗜睡提示来评估其疲劳水平。
这些新兴技术的发展为道路疲劳检测提供了新的思路和手段。
然而，道路疲劳检测只是解决问题的一部分，疲劳驾驶的预防同样重要。
在实际驾驶中，驾驶员可以采取一些措施来减少疲劳驾驶的风险。
比如，安排合理的休息时间，经常进行短暂的休息和放松；不要长时间连续驾驶，可以交替休息；保持良好的作息规律，充足的睡眠对降低疲劳驾驶的风险非常重要。
总结而言，道路疲劳检测与分析方法的研究旨在提高道路交通的安全性和可靠性。
目前，基于生理信号和车辆动态特征的检测方法已经取得了一些进展，但仍存在一些挑战和限制。
基于实测载荷谱的整车疲劳开发与试验对比研究
基于实测载荷谱的整车疲劳开发与试验对比研究摘要：采集某试验车的试验场道路载荷谱，建立其多体动力学（Multi-body Dynamics，MBD）模型，提取底盘件及其与车身连接点的载荷。
通过有限元疲劳仿真分析，预测整车的寿命。
在试制样车完成后，分别开展试验场道路试验和整车四通道台架试验，将仿真分析结果与试验场试验和台架试验的结果进行对比。
结果表明，仿真分析的失效位置与两种试验的失效结果一致。
有限元疲劳仿真分析和台架试验可用于产品设计阶段，具有缩短开发周期和节约开发成本的优势。
关键词：道路载荷谱；多体动力学；疲劳仿真分析；台架试验中图分类号：U267文献标文献标识码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2013.04.10近年来，我国的汽车工业发展迅速，产销量有了大幅提高。
与此同时，消费者对汽车的各项性能也提出了更加严苛的要求，其中的疲劳耐久性，由于涉及到汽车的安全性能，更是受到了制造商和消费者的高度重视。
在传统的汽车开发流程中，只有在样车试制结束后，才能开展一系列的道路试验，考核和验证其疲劳性能。
而往往很难通过一两次的设计变更和试制，就能保证产品达到设计目标，需要不断重复设计试制试验，给企业带来极大的研发成本支出，并使产品投放市场的时间滞后。
随着有限元技术、计算机硬件和数据采集技术的发展，基于实测道路载荷谱的疲劳性能开发技术，能够有效节约汽车产品研发成本，缩短研发周期。
其技术流程如图1所示。
本文以某轻型客车为例，论述了该技术路线中的道路载荷谱采集，有限元疲劳寿命预测和疲劳耐久台架试验等关键环节，并将仿真分析、台架试验和道路试验的结果相比较，验证了该方法的准确性和可行性。
1 道路载荷谱采集为了消除驾驶员的驾驶习惯和路面偶然因素对数据的影响[1]，道路载荷谱采集工作由3名驾驶员进行，每人采集5次。
在试验场的强化路路段，使用MSC六分力传感器获取4个车轮轮心处承受的3个方向的力（Fx，Fy，Fz）和转矩（Mx，My，Mz），如图2所示。
浅谈某自卸车道路载荷谱采集与处理
根据相关规定,
使用相关的仪器设备对
整车进行试验路试,得 到 整 车 的 道 路 载 荷 谱 并 进 行
一系列的修正及后期的处理得到较为合理的道路载
荷谱。得到的载荷谱能够作为台架试验或者计算机
仿真分析的输入,
大大缩短了产品的研发周期,
降低
了成本,
带来了巨大的效益 [2]。
1
传感器的安装
载荷谱采集系统与传感器参考表 1 所示。
从而达到隔离现场干
计算和报表生成方面具有很强的灵活性。实时监视
每一个流量点 的 检 定 数 据、可 将 检 定 数 据 传 至 Mi
c
r
o
s
o
f
tEx
c
e
l电子 表 格 中,根 据 流 量 点 自 动 选 择 开
启不同的喷嘴组合,
完成检定过程。
[
参考文献]
[
临界流文丘里喷嘴
1] 全国流量计量技术委员会 .
尘、
防水处理;
在应变片表面涂抹特定胶水并粘贴胶
六分力传感器
布以防止测试过程中的脱落等。防护完成之后要对
六分力传感器是一个替代汽车轮辋中心部分的
传感器进行标定与调零,
并做进一步的检查与修改。
收稿日期:
2021-11-15
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李红艳,等 · 气体流量标准装置自动检定控制系统设计
3
技术指标
2022 年第 13 期
扰的目的。变频器 是 整 套 系 统 中 最 大 的 干 扰 源,可
路面谱测量技术研究现状及发展
路面谱测量技术研究现状及发展1 引言路面不平度通常用来描述路面的起伏程度，是汽车行驶过程中的主要激励，影响车辆行驶的平顺性、乘坐舒适性、操纵稳定性、零部件疲劳寿命、运输效率、油耗等各个方面。
所以对于汽车工程技术人员，研究分析路面不平度具有重要意义。
经过大量的路面不平度研究表明，路面功率谱密度能很好地表征路面不平度，是研究路面不平度特性的重要方式。
通过对路面谱的研究，可以改善汽车行驶的平顺性，提高汽车的可靠性及操纵性等。
通常把道路垂直纵断面与道路表面的交线作为路面不平度的样本，通过样本的数学特征方差或功率谱密度函数来描述路面，均值为零时，方差可以反映路面不平度大小的总体情况。
功率谱密度函数能够表示路面不平度能量在空间频域的分布，它刻画了路面不平度或者说路面波的结构。
当功率谱密度用坐标图表示时，坐标上功率谱密度曲线下的面积就是路面不平度方差。
从功率谱密度函数不仅能了解路面波的结构，还能反映出路面的总体特征。
因此，功率谱密度函数是路面不平度的最重要数学特征。
2 路面不平度研究现状与发展我们从车辆工程的角度出发探讨路面不平度在车辆设计、分析及应用中的功能和作用，从三个不同角度阐述路面不平度的研究现状和发展前景：首先是理论研究，分别从路面不平度的定义和数学模型进行了分析和探讨；其次是路面不平度的试验分析研究，包括路面不平度的采集、测量和试验验证等；另外就是路面不平度的工程应用研究，描述路面不平度在道路工程与车辆设计和研发的各个领域的应用。
2.1 路面不平度的理论研究2.1.1 路面不平度的定义路面不平度指得是道路表面对于理想平面的偏离，它具有影响车辆动力性、行驶质量和路面动力载荷三者的数值特征。
这是国际道路不平度试验（IRRE，1982年在巴西进行的项目）中的规定，它简洁地表示了路面不平度的评价指标，包涵客观评价指标（道路表面对于理想平面的偏离）和主观评价指标（用乘车人的主观感觉）来评价。
沿着车辆的行驶方向，也就是路面纵剖面的路面不平度，路面不平度根据波长可分为：长波、短波和粗糙纹理三种类型。
基于真实路谱的汽车疲劳寿命开发试验技术
基于真实路谱的汽车疲劳寿命开发试验技术重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：蔡*指导教师：于今副教授兼职导师：肖攀高工学位类别：工程硕士（车辆工程领域）重庆大学汽车协同创新中心二O一五年五月The development of automotive fatigue life test technique based on the real road loadspectrumA Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement forProfessional DegreeByCai ChuanSupervised by Assistant Prof.Yu JinPluralistic Supervised by Senior Eng.Xiao PanSpecialty：ME( Vehicle Engineering Field)Automotive Collabarative Innovation Center ofChongqing University , Chongqing, ChinaMay 2015中文摘要摘要随着人们生活水平的提高，人们对汽车的需求量也越来越大。
与此同时，人们对汽车的品质、性能、外形等各方面提出了更严苛的要求。
对于大多数人来说汽车的使用年限是其关注的重中之重。
这也是各大汽车厂商展示自己产品品质的关键。
汽车的疲劳耐久性设计不仅对汽车的使用寿命有积极的意义，同时也对汽车的安全可靠性有重大的意义。
它是汽车行业所面对的重大课题之一。
因而，各大汽车公司和科研院所积极展开了对汽车结构的疲劳耐久寿命的研究。
通常评估其疲劳寿命采用的方法大致有三种方法：实车道路试验、台架试验以及计算虚拟疲劳试验。
实车道路试验通过在强化路面上连续行驶来验证整车及其零部件的疲劳寿命，它在车辆开发阶段有着重要意义。
汽车变速器道路载荷谱的采集和应用研究
汽车变速器道路载荷谱的采集和应用研究摘要：本文通过对汽车变速器道路载荷谱的采集和应用进行研究，分析了不同驾驶工况下的道路载荷特点，采用一种新的拟合方法对采集到的载荷数据进行处理，建立变速器的道路载荷谱，并将其应用于变速器的寿命分析和设计优化中。
结果表明，本文所提出的方法能够准确地描述不同驾驶工况下的道路载荷特点，为变速器的优化设计提供了有效的依据。
关键词：汽车变速器；道路载荷谱；采集与分析；寿命分析；设计优化正文：1. 引言汽车变速器作为车辆动力传动系统的核心组成部分，其传动效率、寿命和可靠性对于车辆的性能和经济性具有至关重要的影响。
道路载荷是影响变速器寿命的重要因素之一，因此对于汽车变速器道路载荷谱的研究具有重要的理论和应用意义。
目前，国内外学者已经对汽车变速器的道路载荷谱进行了大量的研究，但是由于道路环境和驾驶工况的复杂性，对于不同驾驶工况下的道路载荷特征的描述还存在较大的不足。
因此，本文通过对汽车变速器道路载荷谱的采集和应用进行研究，旨在更加准确地描述不同驾驶工况下的道路载荷特征，为变速器的优化设计提供有效的依据。
2. 道路载荷谱的采集与分析2.1 采集样本的选择为了研究不同驾驶工况下的道路载荷特征，本文选择了具有代表性的驾驶路线，包括市区道路、高速公路和山区路段。
同时，为了避免外部因素对于载荷谱的影响，本文选取了同一款车型和同一批次的车辆进行测试。
2.2 载荷谱采集系统的设计为了准确采集路面载荷，本文设计了一种基于车辆载荷传感器的载荷谱采集系统。
该系统采用了高精度的半导体载荷传感器，可实现在不同路面的驾驶工况下实时采集车辆载荷数据。
2.3 载荷谱数据的处理为了准确描述道路载荷谱的特点，本文采用了一种新的数据拟合方法，即基于最小二乘法的径向基函数网络(RBF)拟合方法，实现了对采集到的载荷数据的处理。
通过该方法，可以得到能够准确反映不同驾驶工况下的道路载荷特点的载荷谱。
3. 道路载荷谱的应用研究3.1 变速器的寿命分析为了研究不同驾驶工况对于变速器寿命的影响，本文通过建立变速器的寿命模型，应用所建立的道路载荷数据进行了变速器寿命的计算。
基于路谱频域的车身疲劳分析
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第 ２１巷 第 ２期
２ ２ 年 ４ 月 ０１
助
工
程
ＶＯ ． ＮＯ． １ ２ｊ ２
４ｐ ． ２ ２ ｒ ０ｌ
Ｅｎｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｉ ｅ ｒｎ
文 毒 编 号 ：０ ６—０ ７ （ ０ ２ ０ —００ ０ １０ ８ １ ２ １ ）２ ０５ —３
基 于路 谱 频 域 的车 身 疲 劳 分 析
ｉ ‘Ｉｅ１ｆ ｒａｖ ｈ ｃｅ ｂ ｄ ｓ ｓｌ （ ｂ ｅ ｉｌ ｏ ｖ，ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌｓａ ｅ ｒ ｌｔｖ ｌ ｏ ｉｔ ｎ ｔ ａ ｉｕ ｅ ｔｒ ｓ ｔ ． ｔｉ ｅ ｓｂｌ ｖ ｎ ｈ ｅ ｕ ｔ ｒ ｅ ａｉ ｅｙ ｃ ｎｓｓｅ ｔｗｉｈ ｆ ｔ ｅ ｔ ｓ ｅ ｕｌ Ｉ ｓｆ ａ ｉ ｅ ｇ ｓ
基于道路谱的汽车车身疲劳分析
Ａｕｔ ｍ ｏ ｉ ｅ ｂ ｄ ａ ｉ ｕ ｎ ｌ ｓｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｄ ｓ ｃ ｒ ｍ ｏ ｔｖ ｏ ｙ ｆ ｔｇ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ａ ｅ ｎ ｒ ａ ｐｅ ｔ ｕ
ＭＡ０ Ｘｉｎ ｏ ｇ ａ ｈ ｎ ，ＸＩ ａ ＡＯ Ｐ ｎ，ＣＨＥＮ Ｊａ ｈ ａ ＨＡＯ ｉｎ ｉｎ ｕ ，Ｓ Ｊａ
集容易得到的信号 （ 如加速度、 位移 和应变 等） 建 ，
立多体动力模型， 通过虚拟迭代得到各接附点的力 ，
Байду номын сангаас
基于实际道路谱 的车身疲劳分析技术 ， 包括道
再进行疲劳寿命预测和结构优化 ， 满足产品可靠性 设计 目标． 在保证精度 的前提下 ， 方法具有成本 该
（ ｕｏ ｏｉ ｎ ｉｅｒ ｇＩｓｔｔ， ｈｎｑｎ ｈｎ ’ｎＡ ｔｍ ｂｌ Ｃ ． ｔ． Ｃ ｏｇｉｇ４ １２ ，Ｃ ｉａ Ａ ｔｍ ｂｌ Ｅ ｇ ｅ ｎ ｔｕｅ Ｃ ｏｇｉｇＣ ａｇ ａ ｕｏ ｏｉ ｏ ，Ｌｄ ， ｈ ｎｑｎ ０ ０ ｈｎ ） ｅ ｎ ｉ ｎｉ ｅ １
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｄ ｒ ｂ ｌ ｙ ｆｒ ａ ｔｍｏ ｉｅ，ｖｒｕ ｌ ｉ ｒ ｔ ｎ ｓ ｐｅｆ ｒ ｄ ｂ ｎｐ ｔ ｎ ｈ ａａ ｏ ｉ ｒ ｖ ｈ ｕ ａ ｉｉ ｏ ｕ ｏ ｂ ｌ ｔ ｉ ａ ｔ ａｉ ｉ ｒｏ ｍｅ ｙ ｉ ｕｔ ｇ ｔ ｅ ｄ ｔ ｔ ｅ ｏ ｉ ｏ ｔ ｉ ｅ ｙ ａ ｔｍｏ ｉｅ ｒ ａ ｅ ｔ ｎ ｌ ｄｉ ｃ ｅ ｅ ａｉｎ，ｄ ｓ ｌ ｃ ｍｅ ｔｓｒ ｓ ｎｄ Ｓ ｎ ｂ ａ ｎ ｄ ｂ ｕｏ ｔ ｏ ｄ ｔ ｓｓ，ｉ ｃｕ ｎｇａ ｃ ｌｒ ｔｏ ｖ ｉｐ ａ ｅ ｎ ｔｅ ｓａ Ｏ ｏ ．Ｔｈ ｕ ｏ ｔｖ ｅ ａ ｔｍｏｉｅ
基于道路谱的整车疲劳分析
MAX
设置分析 参数
保存Group信息文件
保存Channel MAX信息文件 保存分析任 文件
提交分析
疲劳分析操作流程图
疲劳计算 实车路试对比
三、FEMFAT软件在长安开发 架疲劳仿真
扭力梁 架疲劳仿真
稳定杆 架疲劳仿真
悬架系统 架疲劳仿真
2 模型检查 计算TB状态模型的模态，对模型进行检查
3 静力分析，采用惯性释放方法，计算各通道6方向的静力结果
某款汽车接附点编号示意图
二、基于道路谱的车身疲劳分析
5.在FEMFAT中计算基于道路谱的车身疲劳损伤
新建任
导入分析 模型
生成通道临时文件
后处理
按照材料 分Group
导入材料并指 定Group材料
速度及在Z向
的位移 根据此原则路普采集试验一般安装以 传感器用于相关信号采集 1 变片 标定出车 X Y方向力 标定出减震器 或弹簧 Z方向力 2 位移传感器 测量 心Z向位移 3 速度传感器 测量 心处X Y Z方向 速度 测量车身 毂包处Z方向
速度 4 GPS 测量试验车纬度 经度 海拔 车速等
某款汽车数据采集路线示意图
某款汽车选择的9段特征路面
3. 多体动力学仿真
根据选择的特征路面，进行载荷谱迭代，载荷分解及工况仿真计算
二、基于道路谱的车身疲劳分析
4.计算单位载荷 的 力分布
1 计算单位 力的模型准备
1 一般用TB状态的模型
2 焊点焊缝的处理
3 接附点编号
4 配重保持 多体模型一
5 按照材料对模型进行分组
踏板 架耐久仿真
车 弯曲疲劳 架耐久仿真
三、FEMFAT软件在长安开发体系中的应用
基于道路谱的整车疲劳分析
2 模型检查 计算TB状态模型的模态，对模型进行检查
3 静力分析，采用惯性释放方法，计算各通道6方向的静力结果
某款汽车接附点编号示意图
二、基于道路谱的车身疲劳分析
5.在FEMFAT中计算基于道路谱的车身疲劳损伤
新建任
导入分析 模型
生成通道临时文件
后处理
按照材料 分Group
导入材料并指 定Group材料
某款汽车传感器布置示意图
二、基于道路谱的车身疲劳分析
2.载荷信号采集及数据后处理
1 采集 根据路试道路规划进行多次 少2次以 典型路面载荷采集 2 数据减缩 根据相对损伤值进行数据减缩，确保减缩后的数据 原数据的相对 损伤值相当 3 路普选择 1 该路普多数通道最大值均大于另外的路谱 2 该路谱多数通 道相对损伤值均大于另外的路谱 3 该路谱 存在 合理数据
速度及在Z向
的位移 根据此原则路普采集试验一般安装以 传感器用于相关信号采集 1 变片 标定出车 X Y方向力 标定出减震器 或弹簧 Z方向力 2 位移传感器 测量 心Z向位移 3 速度传感器 测量 心处X Y Z方向 速度 测量车身 毂包处Z方向
速度 4 GPS 测量试验车纬度 经度 海拔 车速等
某款汽车数据采集路线示意图
某款汽车选择的9段特征路面
3. 多体动力学仿真
根据选择的特征路面，进行载荷谱迭代，载荷分解及工况仿真计算
二、基于道路谱的车身疲劳分析
4.计算单位载荷 的 力分布
1 计算单位 力的模型准备
1 一般用TB状态的模型
2 焊点焊缝的处理
3 接附点编号
4 配重保持 多体模型一
5 按照材料对模型进行分组
基于道路谱的整车疲劳分析 ——长安汽车
基于路谱数据采集分析解决整车动力性问题研究
车辆工程技术56车辆技术基于路谱数据采集分析解决整车动力性问题研究曾 悦（广西玉柴机器股份有限公司,广西 玉林 537000）摘 要：整车的动力性、经济性能否很好地满足运行，已经成为公司关注的重点之一。
在此环境下，各客车生产厂家纷纷提出了针对方案，即在购买车辆前，在车辆实际运行地进行路谱采集，为客户提供定制化的动力匹配方案，让整车的动力性和经济性在客户实际运行的线路上达到最优匹配，为客户带来长期利益。
关键词：路谱数据采集；整车动力性；长期利益 汽车整车耐久试验作为验证汽车耐久性能的重要工具，是各个厂商在验证设计阶段必做的试验之一，然而耐久试验由于其试验周期长，重复性差，受试验事故、场地局限性等因素的影响，极易导致项目进度延期，人力财务成本居高不下等问题难以得到解决。
1 路谱数据采集 任何仿真计算都必须有输入激励作为前提。
车辆在全生命周期使用中受到的路面冲击和车辆自身产生的动力输出不断在整车各个部件上施加力和扭矩，这些力和扭矩正是使车辆零部件产生疲劳损伤的主要原因。
当然，车辆受热负荷影响而产生的零部件热损伤也是汽车设计所必须考量的问题。
当今汽车所运用的材料中除了金属材料以外，还大量运用了橡胶、塑料、高分子材料等。
金属材料的疲劳损伤不仅与其受力（扭矩）的大小有关，且与所受力（扭矩）的重复次数也有密切的关系，且疲劳损伤值与力（扭矩）的大小和重复次数成正比关系。
既然力（扭矩）是产生金属疲劳损伤的主要原因，那么在采集道路谱数据时这些参数也理所当然成为主要的采集参数，同时辅以悬架运动行程、加速度信号等参考信号，为数据分析提供支持。
测力轮信号可通过有线或无线传输的方式传给放大器，经放大滤波处理后通过转化成通讯方式传送给数据采集器。
路谱采集的另一个重要参数—底盘各零部件所受的力，则是通过将零部件按整车位置安装在台架上并分别施加三向力，通过测量零件应变信号的电压输出对应该电压下零件所受的载荷力进行标定而得出的。
在标定过程中，特别要注意两个参数的控制，以确保标定数据的准确性。
基于道路谱的汽车零件疲劳损伤预测
基于道路谱的汽车零件疲劳损伤预测
陈书聪
【期刊名称】《汽车零部件》
【年(卷),期】2016(000)006
【摘要】对某MPV车型前轮转向节进行疲劳可靠性分析,通过逆向建模与实验对比验证模型准确性,基于刚柔耦合底盘模型和道路谱对转向节的疲劳可靠性进行分析,建立一种在虚拟平台上进行零部件快速疲劳可靠性计算并预测失效部位的方法.【总页数】5页(P1-5)
【作者】陈书聪
【作者单位】华南理工大学广州学院,广东广州510800
【正文语种】中文
【中图分类】U464.13
【相关文献】
1.基于疲劳累积损伤的板弹簧疲劳寿命预测与实验研究 [J], 李智勇;王文瑞;聂帅
2.基于相对疲劳损伤谱的整车疲劳耐久试验加速方法研究 [J], 李伟;端木琼;赵成刚
3.基于疲劳驱动力能量损伤参数修正的非线性疲劳寿命预测 [J], 薛齐文; 许旭; 王生武
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.基于线性疲劳累计损伤橡胶悬置疲劳寿命预测研究 [J], 王文涛;上官文斌;段小成;姚斌辉
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力和扭矩 ，这些力和扭矩正是使车辆零部件产生 疲 劳损 伤 的主要原 因 。当然 ， 车辆受 热负荷 影 响而 产生的零部件热损伤也是汽车设计所必须考量的 问题 。 当今 汽 车所运 用 的材料 中 除 了金 属材 料 以
孔洞 、 微裂纹 、 应力诱发相变等 ）并逐渐演化成为 ，
１ 技 术纵 横 ４
轻 型汽 车技 术
２１ （ ０ 总 ２８ ０２ １ ） ７
谱数 据测量 点 主要包括 ： ● 整 车 Ｃ ＮＢ Ｓ信息 ： Ａ Ｕ 发动 机转 速 ， 车速 ，
档位 信息 ， 动踏板状 态等 制 ● 四个 车轮 ｘ ，方 向的力 和转矩 ，ｚ ｙ ● ● 转 向盘角度 四轮 悬架行 程
量 （ 轴 ） 数据 采集器 读取 的加 载力 与加 载设备 横 ， 指示 的加 载力 的相对误 差 （ 以百分 比指示 ， 轴 ） 竖
● 主要车身和底盘零件的 ｘ ，向加速度 ，ｚ ｙ
・
・
四轮减震器在车身安装点的加速度 车辆 质心加 速度
前后 副车架加 速度 四轮 转 向节加 速度
碑 。 因此 ， 车耐 久性 能也是 各 汽 车厂商在 新 车型研 发验 证 项 目中放 在 首要 位置 汽
并全 力 以赴 确 保 无误 的性 能之 一 。 疲 劳分 析 作 为一 种 虚 拟 耐久 试 验 的方 法 ， 为
缩短 整 车开发 周期 ， 免设计 失误 ， 避 提供 了良好 的基 础 。 文以 某车型疲 劳仿 真计 本
控 制在 ５ ％以 内 ， 由此可 见 ， 被测 零 部件 的应 变 该
片粘 贴位 置 ， 号质量 可满 足测试 要求 ， 信号 真 信 且 实有 效 。
・
・
● 底盘 关键零 部件 的 ｘ ， 向的力或转 矩 ，Ｚ ｙ
・
前下 摆臂与转 向节球头结 合处 的 ｘ ， ｙ向力 四轮减 震器轴 向力 前后 防倾杆扭 矩
非常高的可信度， 大有取代耐久试验之势。
ｌ 疲劳 问题 的背景
众所 周 知 ，疲 劳 失效是 发 生在 机械 工程 领 域 中一 类非 常 普遍 的物理 现象 ，它 的基 本 特征 即表 现 为材料 在低 于其 静 强度极 限的交 变应 力 的持 续 作用 下 ， 萌生多种 类 型的 内部缺 陷 （ 如错位 、 滑移 、
横轴 为加载设 备 指示 的加载 力 ，竖轴 为数据 采集 器读 取应变 信号后 显示 的加 载力 ，在一 个加 载循
环 （ 载荷施 加到 释放 ） ， 从 中 指示 的加载 力应 变信
号 和读取 的加载 力间 的误差关 系 。从 图 １ 半部 下 分可 见 ，以加 载设备指 示 的加载力 作 为真 实值考
强度 计算模 型 （ 限元 模型 ） 有 的完善度 和准确 性 。 在 四轮减 震器 上布 置表 面温 度传感 器 ，以确 保在 路谱 采集 过程 中减 震器 温度在允 许范 围 内。 本 次 路 谱 采 集 所 使 用 的测 力 轮 为 奇 士乐 牌 Ｒ ａｙ ￥３ ｏＤ ｎ ６５型 ， 每个测力 轮具有 ５ 载荷 测量 元 个 件， 可测 量 ｚ向最 大为 ３ｋ ５ Ｎ的力 。测力 轮信 号可
外 ， 大量运 用 了橡 胶 、 还 塑料 、 高分子材 料等 。 劳 疲
计算只可针对金属材料 ， 轴承 、 橡胶件及塑料件的 疲 劳 寿 命 则无 法 通 过疲 劳 计 算 的方 法 进行 测 算 。
金 属 材 料 的疲 劳 损 伤不 仅 与 其受 力 （ 矩 ） 扭 的大 小 有关 ， 与所受 力 （ 矩 ） 且 扭 的重复 次数 也有 密切
轻 型汽 车技 术
２ １ （ ０） ２ ８ ０ ２ １ 总 ７
技 术纵横
１ ３
路谱采集与疲劳分析在当今汽车研发中的应用
陈 龙
（ 京汽 车集 团有 限公 司 ） 南
摘
要
汽车耐久性能一向被 消费者视为 当今汽车性能中最基本也是最重要的性能 之一 ． 耐久性能的好坏直接影响到该车型在 市场上的竞争力和在 消费者心 中的 口
的关系， 且疲劳损伤值与力 （ 扭矩 ） 的大小和重复 次 数成 正 比关 系 。 既然 力 （ 扭矩 ） 产生金 属疲劳 是 损 伤 的主要 原 因 ，那 么在 采集 道路谱 数 据 时这些
参 数也理 所 当然成 为 主要 的采集 参数 ，同时辅 以
悬架运动行程 、 加速度信号等参考信号 ， 为数据分 析 提供支持 。 本人经历的某车型疲劳仿真计算项 目的道路
发 动机悬 置 的 ｘ ， 向力 ，Ｚ ｙ
・
・
●
根据强 度计 算结 果 ， 在车 身 、 后副 车架 的应 前 力集 中点 上增加 应变 测点 。其 目的一方 面在 于验
图 １ 相 对误 差 示 意 图
— —
证强度计算结果和物理采集结果的一致性 ，另一 方面 亦可 以 以物理 采集结 果 为真实 值 ，校核 Ｃ Ｅ Ａ
算 为背景 ， 述 了从 道路 谱数 据 采 集到 Ｃ Ｅ疲 劳分 析 的全过 程 。 讲 Ａ 关键 词 ： 汽车 耐久 疲劳 仿真计 算
引 言
汽车 整车 耐久 试验 作为 验证 汽车 耐久 性 能 的
宏 观 裂纹 ，以及 由于裂 纹扩展 而最 终 导致 结构破
坏 的过程 。
重要工具 ，是各个厂商在验证设计 阶段必做的试 验 之一 ， 而耐 久试 验 由于其 试验 周期 长 ， 复性 然 重 差 ， 试 验 事故 、 受 场地 局 限性 等 因素 的影 响 ， 易 极 导致项 目进度 延期 ，人 力财 务成 本居 高 不下 等 问
题 难 以得到解 决 。因此 ， 国外 汽车 厂商正 逐渐 放弃
２ 道路谱数据采集
任 何仿 真 计 算 都必 须 有 输入 激 励 作 为前 提 。 车辆在 全生 命 周期 使 用 中受到 的路 面 冲击 和车辆 自身 产生 的动 力输 出不 断在 整车 各个 部件 上施 加
对大规模耐久性试验的依赖 ，进而转化为利用虚 拟开发和仿真技术在项 目设计 阶段进行疲劳耐久 计算 ，在实 车试 验 阶段对 疲劳 计算 结果 进 行 比对