CN103852251A - 车架的耐久度检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种车架的耐久度检测方法，包括：在车辆实际运行工况下运行至预设里程时，采集车架上目标受力点的应变信号、车架上第一位置的第一扭转角速度信号和第二位置的第二扭转角速度信号；根据第一扭转角速度信号和第二扭转角速度信号得到第一位置和第二位置相对的第一扭转角度信号；根据目标受力点的应变信号和第一扭转角度信号估计得到车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号和第二相对扭转角度信号；根据第二相对扭转角度信号对待测车架进行耐久试验得到待测台架的耐久度。根据本发明实施例的车架的耐久度检测方法可有效缩减检测车架耐久度的时间，且检测结果可靠，为车架开发提供可靠依据。本发明还提出了一种车架的耐久度检测系统。

Description

车架的耐久度检测方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种车架的耐久度检测方法及系统。

背景技术

车架，作为非承载式车身汽车的基体，汽车绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置的。当汽车在在崎岖不平的道路上行驶，车架在外载荷作用下可产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形，当一边车轮遇到障碍时，还可能使整个车架扭曲成菱形。因此车架是一个重要，且受力复杂的大型构件。为保证行车安全，要求车架必须具有足够的刚度和疲劳强度。因此在车架设计时，需要对车架耐久度进行检测。

现有的汽车车架耐久性试验，是按照1°、2°、3°、4°、5°的恒幅扭转进行疲劳耐久试验。加载条件人为定义，试验周期长，且无科学的理论依据，不能够真实的反应用户的实际使用情况，不能与试验场实车试验相关联。

并且试验过程中，每个加载角度均需进行10万次的循环加载，加载频率1HZ，试验周期长，且试验结果不能与整车实际的行驶里程相关联，不能科学复现车架使用时的失效形式。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种车架的耐久度检测方法。该方法可有效缩减检测车架耐久度的时间，且检测结果可靠，为车架开发提供可靠依据。

本发明的另一目的在于提出一种车架的耐久度检测系统。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种车架的耐久度检测方法，包括以下步骤：在车辆实际运行工况下运行至预设里程时，采集车架上目标受力点的应变信号、所述车架上第一位置的第一扭转角速度信号和第二位置的第二扭转角速度信号；根据所述第一扭转角速度信号和所述第二扭转角速度信号得到所述第一位置和所述第二位置相对的第一扭转角度信号；分别根据所述目标受力点的应变信号和所述第一扭转角度信号估计得到所述车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号和第二相对扭转角度信号；和根据所述第二相对扭转角度信号对待测车架进行耐久试验，直至所述待测车架的损伤信号与所述车架损伤信号的相似度大于预设值时，得到所述待测台架的耐久度。

根据本发明实施例的车架的耐久度检测方法，通过测量车辆在实际行驶过程中车架的扭转角速度，并将之转化为耐久试验加载的位移信号，解决了实际车辆状态下车架两端的垂直位移无法测量的难题。并可根据该位移信号对车架进行耐久试验，将试验过程的车架损伤信号与车辆在实际行驶过程中车架的损伤信号进行比较，从而能够科学有效的得到车架的疲劳强度（即耐久度），该方法有效减少测量车架耐久度的时间，并且检测结果可靠，为车架的开发提供可靠的依据。

另外，根据本发明上述实施例的车架的耐久度检测方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述目标受力点为根据对所述车架的强度仿真分析得到的车架应力集中的位置，所述第一位置为所述车架用于安装前轴的位置，所述第二位置为所述车架用于安装后轴的位置。

在一些示例中，所述分别根据所述目标受力点的应变信号和所述相对扭转角度信号估计得到所述车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号和第二相对扭转角度信号，进一步包括：根据所述目标受力点的应变信号对所述车架在车辆的整个寿命行驶里程下进行损伤计算；

对损伤计算结果进行过滤以得到所述车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号；根据所述相对扭转角度信号对所述车架在车辆的整个寿命行驶里程下进行扭转角度分析；对扭转角度分析结果进行过滤以得到所述车辆在整个寿命行驶里程的第二相对扭转角度信号。

在一些示例中，所述根据所述第二相对扭转角度信号对待测车架进行耐久试验，直至所述待测车架的损伤信号与所述车架损伤信号的相似度大于预设值时，得到所述待测台架的耐久度，进一步包括：根据所述第二相对扭转角度信号得到所述车架驱动信号；根据所述车架驱动信号对所述待测车架进行耐久试验，从而得到所述待测台架的耐久度。

在一些示例中所述耐久试验通过车架耐久试验台架进行。

本发明第二方面的实施例公开了一种车架的耐久度检测系统，包括：获取模块，用于在车辆实际运行工况下运行至预设里程时，采集车架上目标受力点的应变信号、所述车架上第一位置的第一扭转角速度信号和第二位置的第二扭转角速度信号；计算模块，用于根据所述第一扭转角速度信号和所述第二扭转角速度信号得到所述第一位置和所述第二位置相对的第一扭转角度信号，并分别根据所述目标受力点的应变信号和所述第一扭转角度信号估计得到所述车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号和第二相对扭转角度信号；和车架耐久试验台架，用于根据所述第二相对扭转角度信号对待测车架进行耐久试验，直至所述待测车架的损伤信号与所述车架损伤信号的相似度大于预设值时，得到所述待测台架的耐久度。

根据本发明实施例的车架的耐久度检测系统，通过测量车辆在实际行驶过程中车架的扭转角速度，并将之转化为耐久试验加载的位移信号，解决了实际车辆状态下车架两端的垂直位移无法测量的难题。并可根据该位移信号对车架进行耐久试验，将试验过程的车架损伤信号与车辆在实际行驶过程中车架的损伤信号进行比较，从而能够科学有效的得到车架的疲劳强度（即耐久度），该系统有效减少测量车架耐久度的时间，并且检测结果可靠，为车架的开发提供可靠的依据。

另外，根据本发明上述实施例的车架的耐久度检测方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述目标受力点为根据对所述车架的强度仿真分析得到的车架应力集中的位置，所述第一位置为所述车架用于安装前轴的位置，所述第二位置为所述车架用于安装后轴的位置。

在一些示例中，所述计算模块用于：根据所述目标受力点的应变信号对所述车架在车辆的整个寿命行驶里程下进行损伤计算；对损伤计算结果进行过滤以得到所述车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号；根据所述相对扭转角度信号对所述车架在车辆的整个寿命行驶里程下进行扭转角度分析；对扭转角度分析结果进行过滤以得到所述车辆在整个寿命行驶里程的第二相对扭转角度信号。

在一些示例中，所述车架耐久试验台架包括：台架固定端，用于固定待测车架的一端；加载端扭摆支架，所述加载端扭摆支架用于驱动所述待测车架的另一端扭转；伺服试验机，所述伺服试验机与所述加载端扭摆支架相连，用于根据所述第二相对扭转角度信号进行动作，以通过所述加载端扭摆支架驱动所述待测车架进行耐久试验。

在一些示例中，所述伺服试验机用于：根据所述第二相对扭转角度信号得到所述车架驱动信号，并根据所述车架驱动信号进行动作。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的车架的耐久度检测方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的车架的耐久度检测方法中的车架的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的车架的耐久度检测系统的结构框图；以及

图4是根据本发明一个实施例的车架的耐久度检测系统的车架耐久试验台架的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的车架的耐久度检测方法及系统。

图1是根据本发明一个实施例的车架的耐久度检测方法的流程图。如图1所示，根据本发明一个实施例的车架的耐久度检测方法，包括如下步骤：

步骤S101：在车辆实际运行工况下运行至预设里程时，采集车架上目标受力点的应变信号、车架上第一位置的第一扭转角速度信号和第二位置的第二扭转角速度信号。

其中，目标受力点为根据对车架的强度仿真分析得到的车架应力集中的位置，第一位置为车架用于安装前轴的位置，第二位置为车架用于安装后轴的位置。定义好上述位置之后，作为一个具体的例子，可采集车辆在实际使用条件下一定行驶里程时，前后轴处车架的扭转角速度信号（即扭转角速度随机谱），并采集车架目标受力点的应变信号（即应变随机谱）作为响应信号。

具体地说，如图2所示，车架包括前边梁1、纵梁2、中横梁3、后边梁4、后横梁5。结合图2所示，第一位置和第二位置例如为图2所示的车架上的传感器安装点6，并位于车架的纵向中轴线上。目标受力点例如为图2所示的车架纵梁与横梁的连接点7。测量装配有该车架的车辆在行驶过程中，车架前、后轴附近横梁的扭摆角速度（即传感器安装点6位置的第一扭转角速度信号和第二扭转角速度信号），同时根据强度仿真分析结果，在车架应力集中位置7粘贴应变片，将装有传感器的车辆在实际运行工况下运行，当车辆行驶到预设里程时，如不少于300公里的行驶里程时的目标受力点的应变信号、车架上第一位置的第一扭转角速度信号和第二位置的第二扭转角速度信号。

步骤S102：根据第一扭转角速度信号和第二扭转角速度信号得到第一位置和第二位置相对的第一扭转角度信号。例如：将前后轴的扭转角速度随机谱相减以获得前后轴扭转角度速度差的随机谱，然后可将角速度差随机谱进行一次积分运算，从而得到车架前后轴相对扭转角度的随机谱（即第一扭转角度信号）。具体而言，可使用一些常规软件将前后轴的扭转角速度信号相减进行计算，得到前后轴的相对扭转角速度信号，将相对扭转角速度信号进行一次积分运算，得到前后轴的相对扭转角度随机信号。

步骤S103：分别根据目标受力点的应变信号和第一扭转角度信号估计得到车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号和第二相对扭转角度信号。

例如：车辆的整个寿命行驶里程以16万公里为例，根据采集到的车架目标受力点的应变随机谱，进行车架的损伤计算，并根据现有的行驶里程进行估计，得到车辆整个寿命行驶里程的损伤随机谱（即车架损伤信号）。同样的方式，可以得到车辆在整个寿命行驶里程的第二相对扭转角度信号。

当然，为了提高车架的耐久度检测精度，在得到上述数据后，可通过在时域上删减无损伤值随机谱和损伤贡献小的随机谱，保证删减后的累计损伤为车架损伤信号的95%。第二相对扭转角度信号进行与车架损伤信号相同的缩减，最终得到对应在整个寿命行驶里程的车架损伤信号和第二相对扭转角度信号。

也就是说，首先根据目标受力点的应变信号对车架在车辆的整个寿命行驶里程下进行损伤计算，同时根据相对扭转角度信号对车架在车辆的整个寿命行驶里程下进行扭转角度分析。

然后，对损伤计算结果进行过滤以得到车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号，并对扭转角度分析结果进行过滤以得到车辆在整个寿命行驶里程的第二相对扭转角度信号。即保留累积损伤值大于车架损伤信号的95%数据，在时域上进行小损伤信号的删减，相对角度的随机信号也在相同时域进行相应的信号删减处理以得到第二相对扭转角度信号。

步骤S104：根据第二相对扭转角度信号对待测车架进行耐久试验，直至待测车架的损伤信号与车架损伤信号的相似度大于预设值时，得到待测台架的耐久度。

例如：首先根据第二相对扭转角度信号得到车架驱动信号，然后根据车架驱动信号对待测车架进行耐久试验，从而得到待测台架的耐久度。

作为一个具体的示例，耐久试验可通过车架耐久试验台架进行。其中，车架耐久试验台架如图4所示，该车架耐久试验台架包括：台架固定端331、加载端扭摆支架332和伺服试验机333。

其中，台架固定端331用于固定待测车架400的一端。加载端扭摆支架332用于驱动待测车架400的另一端扭转。伺服试验机333与加载端扭摆支架332相连，用于根据第二相对扭转角度信号进行动作，以通过加载端扭摆支架332驱动待测车架400进行耐久试验。台架固定端331包括用于固定支撑待测车架400的一端的台架固定端夹板簧3311和台架固定端横梁3312。

伺服试验机333驱动待测车架400进行耐久度试验的过程如下：

将第二相对扭转角度信号记做θ，则伺服试验机333的位移信号（即车架驱动信号）可通过如下公式得到：

H=cosθ×L，如图4所示，L为台架安装时加载端扭转轴A到伺服试验机加载点B的距离，H为通过车架耐久试验台架进行耐久试验时伺服试验机333加载用的位移信号（即车架驱动信号），最终在车架耐久试验台架进行耐久试验时，动态伺服试验机333加载位移的随机谱（即位移信号）。

然后，在伺服试验机333加载位移信号后，根据该位移信号进行动作，从而驱动待测车架400扭转。

具体而言，首先将待测车架400按照图4所示的位置安装到车架耐久试验台架上，通过该车架耐久试验台架运行，同时采集待测车架400上的应变响应信号，例如在采集30分钟之后，计算上述采集得到的应变响应信号的累积损伤值，并与之前得到的车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号进行比较，当两者之间的相似度小于例如95%时，继续进行耐久试验直至两者之间的相似度大于95%，从而得到待测车架400的耐久度。

根据本发明实施例的车架的耐久度检测方法，通过测量车辆在实际行驶过程中车架的扭转角速度，并将之转化为耐久试验加载的位移信号，解决了实际车辆状态下车架两端的垂直位移无法测量的难题。并可根据该位移信号对车架进行耐久试验，将试验过程的车架损伤信号与车辆在实际行驶过程中车架的损伤信号进行比较，从而能够科学有效的得到车架的疲劳强度（即耐久度），该方法有效减少测量车架耐久度的时间，并且检测结果可靠，为车架的开发提供可靠的依据。

如图3所示，根据本发明一个实施例车架的耐久度检测系统300，包括：获取模块310、计算模块320和车架耐久试验台架330。

其中，获取模块310用于在车辆实际运行工况下运行至预设里程时，采集车架上目标受力点的应变信号、车架上第一位置的第一扭转角速度信号和第二位置的第二扭转角速度信号。计算模块320用于根据第一扭转角速度信号和第二扭转角速度信号得到第一位置和第二位置相对的第一扭转角度信号，并分别根据目标受力点的应变信号和第一扭转角度信号估计得到车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号和第二相对扭转角度信号。车架耐久试验台架330用于根据第二相对扭转角度信号对待测车架进行耐久试验，直至待测车架的损伤信号与车架损伤信号的相似度大于预设值时，得到待测台架的耐久度。

其中，目标受力点为根据对车架的强度仿真分析得到的车架应力集中的位置，第一位置为车架用于安装前轴的位置，第二位置为车架用于安装后轴的位置。

在本发明的一个实施例中，计算模块320用于：根据所述目标受力点的应变信号对车架在车辆的整个寿命行驶里程下进行损伤计算，同时根据相对扭转角度信号对车架在车辆的整个寿命行驶里程下进行扭转角度分析。然后对损伤计算结果进行过滤以得到车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号，并对扭转角度分析结果进行过滤以得到车辆在整个寿命行驶里程的第二相对扭转角度信号。

如图4所示，车架耐久试验台架330包括：台架固定端331、加载端扭摆支架332和伺服试验机333。

其中，台架固定端331用于固定待测车架400的一端。加载端扭摆支架332用于驱动待测车架400的另一端扭转。伺服试验机333与加载端扭摆支架332相连，用于根据第二相对扭转角度信号进行动作，以通过加载端扭摆支架332驱动待测车架400进行耐久试验。台架固定端331包括用于固定支撑待测车架400的一端的台架固定端夹板簧3311和台架固定端横梁3312。伺服试验机333用于根据第二相对扭转角度信号得到车架驱动信号，并根据车架驱动信号进行动作。

需要说明的是，本发明实施例的车架的耐久度检测系统的具体实现请参见本发明实施例的方法部分的描述，为了减少冗余，不做赘述。

根据本发明实施例的车架的耐久度检测系统，通过测量车辆在实际行驶过程中车架的扭转角速度，并将之转化为耐久试验加载的位移信号，解决了实际车辆状态下车架两端的垂直位移无法测量的难题。并可根据该位移信号对车架进行耐久试验，将试验过程的车架损伤信号与车辆在实际行驶过程中车架的损伤信号进行比较，从而能够科学有效的得到车架的疲劳强度（即耐久度），该系统有效减少测量车架耐久度的时间，并且检测结果可靠，为车架的开发提供可靠的依据。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种车架的耐久度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在车辆实际运行工况下运行至预设里程时，采集车架上目标受力点的应变信号、所述车架上第一位置的第一扭转角速度信号和第二位置的第二扭转角速度信号；

根据所述第一扭转角速度信号和所述第二扭转角速度信号得到所述第一位置和所述第二位置相对的第一扭转角度信号；

分别根据所述目标受力点的应变信号和所述第一扭转角度信号估计得到所述车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号和第二相对扭转角度信号；和

根据所述第二相对扭转角度信号对待测车架进行耐久试验，直至所述待测车架的损伤信号与所述车架损伤信号的相似度大于预设值时，得到所述待测台架的耐久度。

2.根据权利要求1所述的车架的耐久度检测方法，其特征在于，所述目标受力点为根据对所述车架的强度仿真分析得到的车架应力集中的位置，所述第一位置为所述车架用于安装前轴的位置，所述第二位置为所述车架用于安装后轴的位置。

3.根据权利要求1所述的车架的耐久度检测方法，其特征在于，所述分别根据所述目标受力点的应变信号和所述相对扭转角度信号估计得到所述车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号和第二相对扭转角度信号，进一步包括：

根据所述目标受力点的应变信号对所述车架在车辆的整个寿命行驶里程下进行损伤计算；

对损伤计算结果进行过滤以得到所述车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号；

根据所述相对扭转角度信号对所述车架在车辆的整个寿命行驶里程下进行扭转角度分析；

对扭转角度分析结果进行过滤以得到所述车辆在整个寿命行驶里程的第二相对扭转角度信号。

4.根据权利要求1所述的车架的耐久度检测方法，其特征在于，所述根据所述第二相对扭转角度信号对待测车架进行耐久试验，直至所述待测车架的损伤信号与所述车架损伤信号的相似度大于预设值时，得到所述待测台架的耐久度，进一步包括：

根据所述第二相对扭转角度信号得到所述车架驱动信号；

根据所述车架驱动信号对所述待测车架进行耐久试验，从而得到所述待测台架的耐久度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的车架的耐久度检测方法，其特征在于，所述耐久试验通过车架耐久试验台架进行。

6.一种车架的耐久度检测系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于在车辆实际运行工况下运行至预设里程时，采集车架上目标受力点的应变信号、所述车架上第一位置的第一扭转角速度信号和第二位置的第二扭转角速度信号；

计算模块，用于根据所述第一扭转角速度信号和所述第二扭转角速度信号得到所述第一位置和所述第二位置相对的第一扭转角度信号，并分别根据所述目标受力点的应变信号和所述第一扭转角度信号估计得到所述车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号和第二相对扭转角度信号；和

车架耐久试验台架，用于根据所述第二相对扭转角度信号对待测车架进行耐久试验，直至所述待测车架的损伤信号与所述车架损伤信号的相似度大于预设值时，得到所述待测台架的耐久度。

7.根据权利要求6所述的车架的耐久度检测系统，其特征在于，所述目标受力点为根据对所述车架的强度仿真分析得到的车架应力集中的位置，所述第一位置为所述车架用于安装前轴的位置，所述第二位置为所述车架用于安装后轴的位置。

8.根据权利要求6所述的车架的耐久度检测系统，其特征在于，所述计算模块用于：

根据所述目标受力点的应变信号对所述车架在车辆的整个寿命行驶里程下进行损伤计算；

对损伤计算结果进行过滤以得到所述车辆在整个寿命行驶里程的车架损伤信号；

根据所述相对扭转角度信号对所述车架在车辆的整个寿命行驶里程下进行扭转角度分析；

对扭转角度分析结果进行过滤以得到所述车辆在整个寿命行驶里程的第二相对扭转角度信号。

9.根据权利要求6所述的车架的耐久度检测系统，其特征在于，所述车架耐久试验台架包括：

台架固定端，用于固定待测车架的一端；

加载端扭摆支架，所述加载端扭摆支架用于驱动所述待测车架的另一端扭转；

伺服试验机，所述伺服试验机与所述加载端扭摆支架相连，用于根据所述第二相对扭转角度信号进行动作，以通过所述加载端扭摆支架驱动所述待测车架进行耐久试验。

10.根据权利要求9所述的车架的耐久度检测系统，其特征在于，所述伺服试验机用于：根据所述第二相对扭转角度信号得到所述车架驱动信号，并根据所述车架驱动信号进行动作。

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