CN102737148A - 一种将路谱缩减为Block Cycle的方法 - Google Patents

一种将路谱缩减为Block Cycle的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102737148A
CN102737148A CN2012102188069A CN201210218806A CN102737148A CN 102737148 A CN102737148 A CN 102737148A CN 2012102188069 A CN2012102188069 A CN 2012102188069A CN 201210218806 A CN201210218806 A CN 201210218806A CN 102737148 A CN102737148 A CN 102737148A
Authority
CN
China
Prior art keywords
matrix
load
road spectrum
block cycle
phase relation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012102188069A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102737148B (zh
Inventor
徐驰
屠小峰
段小成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Tuopu Group Co Ltd
Original Assignee
Ningbo Tuopu Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Tuopu Group Co Ltd filed Critical Ningbo Tuopu Group Co Ltd
Priority to CN201210218806.9A priority Critical patent/CN102737148B/zh
Publication of CN102737148A publication Critical patent/CN102737148A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102737148B publication Critical patent/CN102737148B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种将路谱缩减为BlockCycle的方法，包括以下步骤：检查路谱，根据载荷路谱创建损伤矩阵，并判断载荷路谱中三个通道载荷的相位关系，将载荷路谱分为有相位关系的载荷路谱和无相位关系的载荷路谱；在损伤矩阵基础上分别建立有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵和无相位关系载荷路谱的损伤矩阵；将有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵编辑为多轴BlockCycle矩阵，将没有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵编辑为单轴BlockCycle矩阵；将多轴BlockCycle矩阵和单轴BlockCycle矩阵合并得到BlockCycle矩阵；将得到的BlockCycle矩阵进行统计，根据统计结果设定BlockCycle矩阵的总循环次数；完成循环后得到最终的BlockCycle矩阵；优点是有效的保证了路谱的真实性，大量减少了试验时间，节省了资源，降低了成本。

Description

一种将路谱缩减为Block Cycle的方法
技术领域
本发明涉及一种路谱处理方法，尤其是涉及一种将路谱缩减为Block Cycle的方法。
背景技术
路谱，即道路路面谱，指的是路面不平度的功率谱密度曲线。对于汽车行业，汽车上的许多部件都会产生动态应力，引起疲劳损伤，形成疲劳断裂。因此路谱的采集和处理，为工程师在实验室和多体动力学的仿真分析提供了可靠数据支持，从而使工程师对汽车部件的疲劳寿命做出准确的预测和判断。
一般来说，采集的路谱需要通过处理才能应用到仿真分析和实验室中，所以如何科学真实地处理好路谱将直接影响试验结果与实际效果的一致性。通常，处理路谱的方法有两种：第一种是定载荷幅值法，即依据路谱中的载荷信息，结合工程师个人经验选定一个恒定载荷值，用于零件的疲劳试验；第二种是路谱迭代模拟法，即将采集的路谱经过简单的筛选，采用迭代的方法在实验室中进行疲劳试验。上述第一种方法虽然能快速找到疲劳失效区域，但试验的准确度较低，个人经验因素较多，主观性太强；而第二种方法能真实体现零件的实际受载情况，但试验周期较长，一般一个周期需要一个月以上，成本高，资源利用率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种准确度高，成本低，资源利用率高的将路谱缩减为Block Cycle的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种将路谱缩减为Block Cycle的方法，包括以下步骤：
①检查路谱，获取适用于实验室和仿真分析的载荷路谱；
②根据载荷路谱创建损伤矩阵，并同时判断载荷路谱中三个通道载荷的相位关系，将载荷路谱分为有相位关系的载荷路谱和无相位关系的载荷路谱；
③在损伤矩阵基础上分别建立有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵和无相位关系载荷路谱的损伤矩阵；
④应用损伤等效的方法将有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵编辑为多轴Block Cycle矩阵，将没有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵编辑为单轴Block Cycle矩阵；
⑤将多轴Block Cycle矩阵和单轴Block Cycle矩阵合并得到Block Cycle矩阵；
⑥将步骤⑤中得到的Block Cycle矩阵进行统计，根据统计结果设定Block Cycle矩阵的总循环次数；
⑦循环重复步骤④和步骤⑤，并判定是否达到总循环次数，如果没有达到，则继续循环，如果达到，则将步骤⑤中的Block Cycle矩阵输出，得到最终的Block Cycle矩阵。
所述的步骤②中创建损伤矩阵包括以下步骤：
  ②-①应用雨流计数法将输入的载荷路谱进行统计，建立载荷雨流矩阵；
  ②-②将载荷雨流矩阵转换为位移矩阵，并对需要考察的零件进行有限元分析，得到相应的应变寿命曲线；
②-③根据位移矩阵、有限元分析结果和应变寿命曲线创建损伤矩阵。
所述的步骤②中采用线性回归方法来判断载荷路谱中三个通道载荷的相位关系。
所述的步骤⑥中的总循环次数为200000-300000。
与现有技术相比，本发明的优点在于根据载荷路谱创建损伤矩阵，在损伤矩阵基础上分别建立有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵和无相位关系载荷路谱的损伤矩阵，并应用损伤等效的方法将有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵编辑为多轴Block Cycle矩阵，将没有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵编辑为单轴Block Cycle矩阵；然后将多轴Block Cycle矩阵和单轴Block Cycle矩阵合并得到Block Cycle矩阵；并根据Block Cycle矩阵的统计结果设定Block Cycle矩阵的总循环次数；经过循环最后将路谱缩减为Block Cycle，有效的保证了路谱的真实性，大量减少了试验时间，节省了资源，降低了成本；
当采用线性回归方法来判断载荷路谱中三个通道载荷的相位关系时，计算过程简单，可以方便的得到三个通道载荷的相位关系；
当总循环次数设定为200000-300000时，在保证体现零件的实际路谱特性的基础上，还可以有效控制试验时间，节省资源，降低成本。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为雨流计数法原理图；
图3为载荷雨流矩阵示意图；
图4为损伤矩阵示意图；
图5为三个通道载荷的相位关系示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种将路谱缩减为Block Cycle的方法，包括以下步骤：
①检查路谱，获取适用于实验室和仿真分析的载荷路谱；
②根据载荷路谱创建损伤矩阵，并同时判断载荷路谱中三个通道载荷的相位关系，将载荷路谱分为有相位关系的载荷路谱和无相位关系的载荷路谱；
③在损伤矩阵基础上分别建立有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵和无相位关系载荷路谱的损伤矩阵；
④应用损伤等效的方法将有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵编辑为多轴Block Cycle矩阵，将没有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵编辑为单轴Block Cycle矩阵；
⑤将多轴Block Cycle矩阵和单轴Block Cycle矩阵合并得到Block Cycle矩阵；
⑥将步骤⑤中得到的Block Cycle矩阵进行统计，根据统计结果设定Block Cycle矩阵的总循环次数；
⑦循环重复步骤④和步骤⑤，并判定是否达到总循环次数，如果没有达到，则继续循环，如果达到，则将步骤⑤中的Block Cycle矩阵输出，得到最终的Block Cycle矩阵。
由于路谱一般是由主机厂安排专业的工程师在试车场进行采集获得的，而不同的主
机厂所采集的路谱有一定差异，所以需要首先对采集的路谱进行检查，以确定输入的路谱是否适用于实验室和仿真分析。
上述具体实施例中，步骤②中创建损伤矩阵包括以下步骤：
  ②-①应用雨流计数法将输入的载荷路谱进行统计，建立载荷雨流矩阵；
  ②-②将载荷雨流矩阵转换为位移矩阵，并对需要考察的零件进行有限元分析，得到相应的应变寿命曲线；
②-③根据位移矩阵、有限元分析结果和应变寿命曲线创建损伤矩阵。
雨流计数法是变程计数法的一种，目前被广泛应用于疲劳设计和疲劳试验中；如图2所示，每个Block（模式块），一般包含多个Cycle（循环），Block载荷的大小由谷的高度（Range值）和谷的深度(Mean值)共同确定，在一定区域内动态变化。雨流计数法统计输入的载荷路谱的过程为：首先提取波峰峰谷值（图2（a）），然后从绝对值最大的点开始重组生成时域谱（图2（b）），接着从上方倒水填满整个区域（图2（c）），从最低的谷开始抽取填充的水，抽空部分为一个载荷（图2（d）），继续从最低的谷抽水（图2（e）），得到雨流计数结果，如表一所示。
                            表一：雨流计数结果
每个谷的高度 每个谷的深度 相同载荷出现的次数
450 225 1
50 150 1
100 300 2
图3为通过雨流计数法得到的载荷雨流矩阵的示意图，其中将载荷雨流矩阵转换成位移矩阵，并对需要考察的零件进行有限元分析，得到相应的应变寿命曲线，根据位移矩阵，有限元分析结果和应变寿命曲线创建的损伤矩阵如图4所示。
上述具体实施例中，步骤②中采用线性回归方法来判断载荷路谱中三个通道载荷的相位关系。在每段路谱中，受载零件都包括X/Y/Z三个通道的载荷，因此需要考虑多方向载荷的耦合情况。通常在考虑载荷耦合时，一般应用线性回归的方法，计算相关系数R-Square来确定通道之间的耦合情况。线性回归一般通过最小二乘法求得方程，类似于                                                
Figure 2012102188069100002DEST_PATH_IMAGE001
直线，其经验拟合方程如下：
其中，
Figure 2012102188069100002DEST_PATH_IMAGE003
和是最小二乘法的估计参数，
Figure 2012102188069100002DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 199412DEST_PATH_IMAGE006
是测试数据的第i个值，
Figure 2012102188069100002DEST_PATH_IMAGE007
是
Figure 585263DEST_PATH_IMAGE005
的
拔，
Figure 191825DEST_PATH_IMAGE008
是
Figure 185188DEST_PATH_IMAGE006
的拔，
Figure 2012102188069100002DEST_PATH_IMAGE009
是自然数。相关系数（R-Square）的计算公式如下：
Figure 126468DEST_PATH_IMAGE010
Figure 2012102188069100002DEST_PATH_IMAGE011
是自变量，
Figure 801163DEST_PATH_IMAGE012
是因变量，是
Figure 511499DEST_PATH_IMAGE011
的拔（平均数），
Figure 941344DEST_PATH_IMAGE014
是
Figure 120652DEST_PATH_IMAGE012
的拔(平均数)，是自然
数，表示自变量和因变量的个数，
Figure 597375DEST_PATH_IMAGE016
表示相关系数。相关系数R是介于0-1之间的一个值，这个值越接近1，其通道间的耦合程度越高。一般R-Square值大于0.8时，就需要考虑相位耦合。受载零件都包括X/Y/Z三个通道的载荷的相位关系示意图如图5所示，其中图5（a）为R小于0.8时X/Y/Z三个通道的载荷的相位关系，图5（b）为R大于0.8时X/Y/Z三个通道的载荷的相位关系。在得到受载零件三个通道的载荷相位关系后，在此基础上按照相关工况的次数分别建立有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵和无相位关系载荷路谱的损伤矩阵。
上述具体实施例中，步骤④主要是进行Block Cycle的损伤等效与合并，其应用损伤等效的方法将有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵编辑为多轴Block Cycle矩阵，将没有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵编辑为单轴Block Cycle矩阵。这里应用的损伤等效方法基于线性疲劳累积损伤理论，即假定材料在各个应变水平下的疲劳损伤是独立进行的，总损伤可以线性叠加，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
其中，是等效目标Block的循环次数，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
是等效目标Block的总损伤，是需要损伤等效的Block的总损伤，需要损伤等效的Block的总损伤等效为目标Block的循环次数。
上述具体实施例中，步骤⑥中的总循环次数为200000-300000。

Claims (4)

1.一种将路谱缩减为Block Cycle的方法，其特征在于包括以下步骤：
①检查路谱，获取适用于实验室和仿真分析的载荷路谱；
②根据载荷路谱创建损伤矩阵，并同时判断载荷路谱中三个通道载荷的相位关系，将载荷路谱分为有相位关系的载荷路谱和无相位关系的载荷路谱；
③在损伤矩阵基础上分别建立有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵和无相位关系载荷路谱的损伤矩阵；
④应用损伤等效的方法将有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵编辑为多轴Block Cycle矩阵，将没有相位关系的载荷路谱的损伤矩阵编辑为单轴Block Cycle矩阵；
⑤将多轴Block Cycle矩阵和单轴Block Cycle矩阵合并得到Block Cycle矩阵；
⑥将步骤⑤中得到的Block Cycle矩阵进行统计，根据统计结果设定Block Cycle矩阵的总循环次数；
⑦循环重复步骤④和步骤⑤，并判定是否达到总循环次数，如果没有达到，则继续循环，如果达到，则将步骤⑤中的Block Cycle矩阵输出，得到最终的Block Cycle矩阵。
2.根据权利要求1所述的一种将路谱缩减为Block Cycle的方法，其特征在于所述的步骤②中创建损伤矩阵包括以下步骤：
  ②-①应用雨流计数法将输入的载荷路谱进行统计，建立载荷雨流矩阵；
  ②-②将载荷雨流矩阵转换为位移矩阵，并对需要考察的零件进行有限元分析，得到相应的应变寿命曲线；
②-③根据位移矩阵、有限元分析结果和应变寿命曲线创建损伤矩阵。
3.根据权利要求1所述的一种将路谱缩减为Block Cycle的方法，其特征在于所述的步骤②中采用线性回归方法来判断载荷路谱中三个通道载荷的相位关系。
4.根据权利要求1所述的一种将路谱缩减为Block Cycle的方法，其特征在于所述的步骤⑥中的总循环次数为200000-300000。
CN201210218806.9A 2012-06-26 2012-06-26 一种将路谱缩减为模式块循环矩阵的方法 Expired - Fee Related CN102737148B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210218806.9A CN102737148B (zh) 2012-06-26 2012-06-26 一种将路谱缩减为模式块循环矩阵的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210218806.9A CN102737148B (zh) 2012-06-26 2012-06-26 一种将路谱缩减为模式块循环矩阵的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102737148A true CN102737148A (zh) 2012-10-17
CN102737148B CN102737148B (zh) 2014-12-10

Family

ID=46992646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210218806.9A Expired - Fee Related CN102737148B (zh) 2012-06-26 2012-06-26 一种将路谱缩减为模式块循环矩阵的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102737148B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105973189A (zh) * 2016-05-05 2016-09-28 广西科技大学 软路面路面不平度加载谱的获取方法
CN106096262A (zh) * 2016-06-08 2016-11-09 南京航空航天大学 一种基于雨流计数循环的航空发动机载荷谱相关系数计算方法
CN106777692A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 湖南天雁机械有限责任公司 一种增压器涡轮与叶轮bx寿命预测方法
CN110069875A (zh) * 2019-04-28 2019-07-30 江铃汽车股份有限公司 一种动态载荷仿真用的载荷谱数据的生成方法
CN112067261A (zh) * 2019-05-24 2020-12-11 上海汽车集团股份有限公司 一种载荷谱的获取方法及系统
CN112560162A (zh) * 2019-09-24 2021-03-26 上海汽车集团股份有限公司 一种动力总成悬置路谱载荷的缩减方法及装置
CN112629877A (zh) * 2020-12-07 2021-04-09 上汽通用汽车有限公司 汽车天窗测试方法和系统
CN114239229A (zh) * 2021-11-24 2022-03-25 华南理工大学 一种汽车驱动轴载荷谱采集和编制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050060134A1 (en) * 2003-09-15 2005-03-17 Jian Dong Low cost high fidelity service load generator for random vibration simulation tests
CN101393079A (zh) * 2008-11-06 2009-03-25 上海交通大学 汽车车身结构疲劳寿命预测系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050060134A1 (en) * 2003-09-15 2005-03-17 Jian Dong Low cost high fidelity service load generator for random vibration simulation tests
CN101393079A (zh) * 2008-11-06 2009-03-25 上海交通大学 汽车车身结构疲劳寿命预测系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
上官文斌等: "汽车动力总成悬置耐久性模拟试验研究", 《振动与冲击》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105973189A (zh) * 2016-05-05 2016-09-28 广西科技大学 软路面路面不平度加载谱的获取方法
CN106096262A (zh) * 2016-06-08 2016-11-09 南京航空航天大学 一种基于雨流计数循环的航空发动机载荷谱相关系数计算方法
CN106096262B (zh) * 2016-06-08 2018-11-23 南京航空航天大学 基于雨流计数循环的航空发动机载荷谱相关系数计算方法
CN106777692A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 湖南天雁机械有限责任公司 一种增压器涡轮与叶轮bx寿命预测方法
CN110069875A (zh) * 2019-04-28 2019-07-30 江铃汽车股份有限公司 一种动态载荷仿真用的载荷谱数据的生成方法
CN112067261A (zh) * 2019-05-24 2020-12-11 上海汽车集团股份有限公司 一种载荷谱的获取方法及系统
CN112560162A (zh) * 2019-09-24 2021-03-26 上海汽车集团股份有限公司 一种动力总成悬置路谱载荷的缩减方法及装置
CN112560162B (zh) * 2019-09-24 2024-05-10 上海汽车集团股份有限公司 一种动力总成悬置路谱载荷的缩减方法及装置
CN112629877A (zh) * 2020-12-07 2021-04-09 上汽通用汽车有限公司 汽车天窗测试方法和系统
CN112629877B (zh) * 2020-12-07 2023-09-26 上汽通用汽车有限公司 汽车天窗测试方法和系统
CN114239229A (zh) * 2021-11-24 2022-03-25 华南理工大学 一种汽车驱动轴载荷谱采集和编制方法
CN114239229B (zh) * 2021-11-24 2024-04-19 华南理工大学 一种汽车驱动轴载荷谱采集和编制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102737148B (zh) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102737148A (zh) 一种将路谱缩减为Block Cycle的方法
Ernst et al. ARCH-COMP 2019 Category Report: Falsification.
CN107545110B (zh) 一种动态应力加速寿命试验剖面编制方法
CN104657596A (zh) 一种基于模型迁移的大型新压缩机性能预测快速建模方法
CN106650125A (zh) 一种离心压气机叶轮的优化方法和系统
CN105571866A (zh) 一种发动机振动图谱提取方法
CN103020345A (zh) 一种基于matlab遗传算法的离心泵设计方法
CN105136449A (zh) 一种基于磨损机理的车用传动装置的磨损随机过程试验预测方法
CN109252855B (zh) 确定气井最终累积产量的方法及装置
CN104318396A (zh) 煤耗调度方法和系统
CN103853939A (zh) 一种基于社会经济因素影响的电力系统月度负荷的组合预测方法
CN102607641A (zh) 一种燃气轮机的聚类异常检测方法
CN111177930A (zh) 基于混合序列的航空发动机系统辨识建模方法
CN104200003A (zh) 基于流固耦合的自锁阻尼叶片气流弯应力设计方法
CN104978450A (zh) 一种直升机振动主动控制位置优选方法
CN104134013A (zh) 一种风力机叶片模态分析方法
CN103400221A (zh) 多维度层次化生产能力核算方法
CN102339349A (zh) 一种液力变矩器优化设计方法
CN104200389A (zh) 基于生产工艺时间和设备工作时间的产品耗电量分配方法
CN102789598B (zh) 一种以机器特征属性为区间数的作业车间瓶颈识别方法
CN110880754A (zh) 一种全网受阻电量确定方法和系统
CN103105467B (zh) 基于应力强度因子评估轴承滚道次表面疲劳损伤度的方法
CN105488579A (zh) 一种基于生产线平衡的产能规划与优化的系统及方法
CN113592145B (zh) 基于全生命周期的生物质资源转化系统评价系统及方法
Liu et al. Water conservation implications for decarbonizing non-electric energy supply: A hybrid life-cycle analysis

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141210

Termination date: 20160626