CN111896273A - 一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车设计方法技术领域，具体地指一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法。采集汽车综合耐久试验信号；采集快速耐久试验信号；根据综合耐久试验信号和快速耐久试验信号求出等同于整车综合耐久试验工况时需要汽车进行整车快速耐久试验工况的行驶圈数，制定出可快速验证车身系统的整车快速耐久试验方案；将汽车在整车快速耐久试验方案的损伤情况与汽车在整车综合耐久试验方案下的损伤进行比对，验证整车快速耐久试验方案的合理性；本发明可制定出快速整车路试耐久试验方案，并验证该方案的合理性，制备出来的快速整车路试耐久试验方案能够大幅度降低整车试验验证周期，节省试验验证的成本。

Description

一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法

技术领域

本发明涉及汽车设计方法技术领域，具体地指一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法。

背景技术

汽车在整车验证阶段会进行大量的整车路试耐久试验验证，一般汽车的整车综合路试耐久试验验证周期较长，验证涵盖：底盘系统、车身系统级动力总成系统。而制定一套可以实现快速验证车身系统的整车路试耐久试验规范，可以在车型开发前期提前发现车身系统的耐久风险，大大的缩短车身系统的整车试验验证周期及节省试验验证成本。目前针对快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定并没有一个科学的方法，也没有通过大量的试验验证该方法的合理性。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术提到的技术问题，提供一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法。

本发明的技术方案为：一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法，其特征在于：采集汽车在整车综合耐久试验工况下的综合耐久试验信号；采集汽车在整车快速耐久试验工况下的快速耐久试验信号；根据综合耐久试验信号和快速耐久试验信号求出等同于整车综合耐久试验工况时需要汽车进行整车快速耐久试验工况的行驶圈数，制定出可快速验证车身系统的整车快速耐久试验方案；将汽车在整车快速耐久试验方案的损伤情况与汽车在整车综合耐久试验方案下的损伤进行比对，验证整车快速耐久试验方案的合理性；

所述整车综合耐久试验工况为汽车按照标准在试验场道路上行驶至少40000Km能够充分验证汽车车身状况的工况；

所述整车快速耐久试验工况为汽车在满载配载下于垂向载荷激励较大的试验场道路行驶一圈的工况。

进一步的综合耐久试验信号的获取方法包括：在汽车的轮心处布置轮心六分力传感器、在汽车的弹簧处布置弹簧力传感器，分别采集汽车在整车综合耐久试验工况下的第一轮心六分力信号和第一弹簧位移信号。

进一步的快速耐久试验信号的获取方法包括：汽车的轮心处布置轮心六分力传感器、在汽车的弹簧处布置弹簧力传感器，分别采集汽车在整车快速耐久试验工况下的第二轮心六分力信号和第二弹簧位移信号。

进一步的对综合耐久试验信号进行数据处理得到汽车在整车综合耐久试验工况下的第一轮心垂向力伪损伤合计和第一弹簧力伪损伤合计；对快速耐久试验信号进行数据处理得到汽车在整车快速耐久试验工况下行驶N圈时的第二轮心垂向力伪损伤合计和第二弹簧力伪损伤合计；若第一轮心垂向力伪损伤合计与第二轮心垂向力伪损伤合计误差和第一弹簧力伪损伤合计与第二弹簧力伪损伤合计误差均小于设定限值a，则认为计算得到的行驶圈数N是合理的，根据行驶圈数N制定整车快速耐久试验方案，否则重新计算行驶圈数N，直至得到合理的行驶圈数N。

进一步的当第二轮心垂向力伪损伤合计与第一轮心垂向力伪损伤合计差值同第一轮心垂向力伪损伤合计的比值、第二弹簧力伪损伤合计与第一弹簧力伪损伤合计差值同第一弹簧力伪损伤合计的比值均小于10％时，证明计算得到的行驶圈数N是合理的。

进一步的所述验证整车快速耐久试验方案的合理性的方法包括：按照制定的整车快速耐久试验方案进行试验并采集汽车在试验中的快速耐久试验损伤值，将快速耐久试验损伤值与汽车在整车综合耐久试验工况下采集的综合耐久试验损伤值进行比对，若两者误差小于设定限值b，则认为制定的整车快速耐久试验方案是合理的；否则，则重新计算行驶圈数N进行迭代计算，直至认为制定的整车快速耐久试验方案是合理的。

进一步的所述的设定限值b为10％。

进一步的所述整车快速耐久试验工况包括汽车满载配载下于环道比利时路行驶一圈的工况。

进一步的所述整车快速耐久试验工况包括汽车满载配载下按照车速为35Km/h于环道比利时路行驶一圈的工况。

进一步的所述整车综合耐久试验工况包括汽车在卵石路、扭曲路、坑洼路、搓板路、起伏路、平坦路、沥青环道路、环道比利时路累计行驶40000Km的工况。

本发明通过采集路试试验信号，并根据路试试验信号将整车综合耐久试验工况与整车快速耐久试验工况进行关联，可制定出快速整车路试耐久试验方案，并验证该方案的合理性，制备出来的快速整车路试耐久试验方案能够大幅度降低整车试验验证周期，节省试验验证的成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例用于快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法，按照以下步骤进行：

步骤1、采集汽车在整车综合耐久试验工况下的载荷信号

在汽车的轮心处布置轮心六分力传感器，在汽车的弹簧处布置应变片从而标定成弹簧力传感器，采集汽车在整车综合耐久试验工况下的轮心六分力信号和弹簧力信号。整车综合耐久试验在襄阳试车场实施，试验工况包括：一号综合路里面的特征路面(包括卵石路、扭曲路、坑洼路、搓板路、长波路、短波路、噪音发生路、平坦路)、二号综合路里面的特征路面(包括蛇形卵石路、过水路、破损路面即窨井盖路、横向坡路、弯道反向坡路、变波距搓板路、共振路、接缝路、砂石路、住宅进口路、大路拱路)、二号环道(长4.2Km、宽8m的沥青路面)、环道比利时路(长2.67Km、宽3.5m的花岗岩石块人工砌筑而成的环路，包括两条直线道路和一条S形弯道)，共计4万公里耐久路试里程，整车试验需要进行3个月。

步骤2：采集汽车在整车快速耐久试验工况下的载荷信号

采集汽车在满载配载下的行驶车速度为35Km/h时，行驶一圈环道比利时路的第二轮心六分力信号和第二弹簧位移信号；

选择满载配载下环道比利时路试验工况作为验证车身系统的整车快速耐久试验工况，理由如下：

1、路面垂向载荷激励是影响车身系统耐久性能的主要因素，而比利时路面存在连续较大的垂向激励载荷；

2、比利时路面的垂向载荷激励的频率带宽较宽，因此很适合作为验证车身系统耐久性能的典型工况；

比利时路本身就用于考核悬架、减震器、发动机悬置、车身及结构的可靠性。

步骤3：制定验证车身系统的整车快速耐久试验方案

分别计算汽车在整车综合耐久试验工况下的第一轮心垂向力伪损伤合计和第一弹簧力伪损伤合计，其计算公式如下：

F_Z→(F_{Z_sin1}·Cycle_F_{Z_sin1}+...+F_{Z_sinn}·Cycle_F_{Z_sinn})

F_spring→(F_{spring_sin1}·Cycle_F_{spring_sin1}+...+F_{spring_sinn}·Cycle_F_{spring_sinn})

D_F_Z＝(F^C _{Z_sin1}·Cycle_F_{Z_sin1}+...+F^C _{Z_sinn}·Cycle_F_{Z_sinn})

D_F_spring＝(F^C _{spring_sin1}·Cycle_F_{spring_sin1}+...+F^C _{spring_sinn}·Cycle_F_{spring_sinn})

其中：→——表示雨流计数算法；

Fz——采集的第一轮心垂向力载荷的时域信号；

F_spring——采集的第一弹簧力载荷的时域信号；

F_{z_sin1}——由雨流计数算法得到的第一轮心垂向力载荷的正弦时域信号幅值；

Cycle_F_{z_sin1}——由雨流计数算法得到的第一轮心垂向力载荷F_{z_sin1}对应的循环次数；

F_{spring_sin1}——由雨流计数算法得到的第一弹簧力载荷的正弦时域信号幅值；

Cycle_F_{spring_sin1}——由雨流计数算法得到的第一弹簧力载荷F_{spring_sin1}对应的循环次数；

F_{z_sinn}——由雨流计数算法得到的第一轮心垂向力载荷的正弦时域信号幅值；

Cycle_F_{z_sinn}——由雨流计数算法得到的第一轮心垂向力载荷F_{z_sinn}对应的循环次数；

F_{spring_sinn}——由雨流计数算法得到的第一弹簧力载荷的正弦时域信号幅值；

Cycle_F_{spring_sinn}——由雨流计数算法得到的第一弹簧力载荷F_{spring_sinn}对应的循环次数；

C——为查表可获得的经验常数；

D_Fz——第一轮心垂向力伪损伤合计；

D_Fz——第一弹簧力载荷力伪损伤合计；

求解出行驶圈数为N时汽车整车快速耐久试验工况的第二轮心垂向力伪损伤合计和第二弹簧力伪损伤合计，再结合第一轮心垂向力伪损伤合计和第一弹簧力伪损伤合计计算出汽车在两种工况下的损伤值误差，轮心垂向力伪损伤合计的损伤值误差为第二轮心垂向力伪损伤合计与第一轮心垂向力伪损伤合计的差值同第一轮心垂向力伪损伤合计的比值，弹簧力伪损伤合计的损伤值误差为第二弹簧力伪损伤合计与第一弹簧力伪损伤合计的差值同第一弹簧力伪损伤合计的比值，当轮心垂向力伪损伤合计的损伤值误差与弹簧力伪损伤合计的损伤值误差均小于10％时，证明计算得到的行驶圈数N是合理的，本实施例计算的行驶圈数N为1500圈，每圈为2.67Km，一共为4000Km，计算结果如表1所示：

表1轮心垂向力伪损伤合计和弹簧力伪损伤合计结果对比

其中：LF_Fz_1——表示左前轮轮心垂向力；

RF_Fz_2——表示右前轮轮心垂向力；

LR_Fz_3——表示左后轮轮心垂向力；

RR_Fz_4——表示右后轮轮心垂向力；

LF_Fspring_1——表示左前弹簧力；

RF_Fspring_2——表示右前弹簧力；

LR_Fspring_3——表示左后弹簧力；

RR_Fspring_4——表示右后弹簧力。

表1的计算结果表明：1500圈满载环道比利时路试验工况的第二轮心垂向力伪损伤合计、第二弹簧力伪损伤合计与汽车整车综合耐久试验工况的第一轮心垂向力伪损伤合计、第一弹簧力伪损伤合计的损伤值差均在10％以内，证明计算的行驶圈数N是合理的，根据行驶圈数N制定快速验证车身系统的整车快速耐久试验方案为：汽车在满载配载下的行驶车速度为35Km/h时，行驶1500圈环道比利时路，一圈环道比利时路里程2.667Km，共计需行驶4000Km，整车试验需要进行10天。

步骤4：车身系统的整车快速耐久试验方案的合理性验证

开发车型车身在整车综合耐久试验工况下的试验结果和车身系统的整车快速耐久试验方案下的试验结果对比如表2所示。整车综合耐久目标试验里程40000Km，整车快速耐久试验方案的目标试验里程4000Km。试验损伤值计算公式如下：

D_test＝D_real/D_target

其中：D_test——表示试验损伤值；

D_real——表示试验开裂里程；

D_target——表示试验目标里程

试验损伤值误差计算公式如下：

D_error＝(D_test__body-D_test__Vehicle)/D_{test_body}

其中：D_error——表示试验损伤值误差；

D_{test_body}——表示车身快速耐久试验损伤值；

D_{test_Vehicle}——整车综合耐久试验损伤值

由表2数据可知：车型A、B、C的试验损伤值误差均在10％以内，验证了快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法的合理。

表2开发车型车身系统的试验结果对比

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法，其特征在于：采集汽车在整车综合耐久试验工况下的综合耐久试验信号；采集汽车在整车快速耐久试验工况下的快速耐久试验信号；根据综合耐久试验信号和快速耐久试验信号求出等同于整车综合耐久试验工况时需要汽车进行整车快速耐久试验工况的行驶圈数，制定出可快速验证车身系统的整车快速耐久试验方案；将汽车在整车快速耐久试验方案的损伤情况与汽车在整车综合耐久试验方案下的损伤进行比对，验证整车快速耐久试验方案的合理性；

所述整车综合耐久试验工况为汽车按照标准在试验场道路上行驶至少40000Km能够充分验证汽车车身状况的工况；

所述整车快速耐久试验工况为汽车在满载配载下于垂向载荷激励较大的试验场道路行驶一圈的工况。

2.如权利要求1所述的一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法，其特征在于：综合耐久试验信号的获取方法包括：在汽车的轮心处布置轮心六分力传感器、在汽车的弹簧处布置弹簧力传感器，分别采集汽车在整车综合耐久试验工况下的第一轮心六分力信号和第一弹簧位移信号。

3.如权利要求1所述的一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法，其特征在于：快速耐久试验信号的获取方法包括：汽车的轮心处布置轮心六分力传感器、在汽车的弹簧处布置弹簧力传感器，分别采集汽车在整车快速耐久试验工况下的第二轮心六分力信号和第二弹簧位移信号。

4.如权利要求1～3所述的任一一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法，其特征在于：对综合耐久试验信号进行数据处理得到汽车在整车综合耐久试验工况下的第一轮心垂向力伪损伤合计和第一弹簧力伪损伤合计；对快速耐久试验信号进行数据处理得到汽车在整车快速耐久试验工况下行驶N圈时的第二轮心垂向力伪损伤合计和第二弹簧力伪损伤合计；若第一轮心垂向力伪损伤合计与第二轮心垂向力伪损伤合计的误差和第一弹簧力伪损伤合计与第二弹簧力伪损伤合计误差均小于设定限值a，则认为计算得到的行驶圈数N是合理的，根据行驶圈数N制定整车快速耐久试验方案，否则重新计算行驶圈数N，直至得到合理的行驶圈数N。

5.如权利要求4所述的一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法，其特征在于：当第二轮心垂向力伪损伤合计与第一轮心垂向力伪损伤合计差值同第一轮心垂向力伪损伤合计的比值、第二弹簧力伪损伤合计与第一弹簧力伪损伤合计差值同第一弹簧力伪损伤合计的比值均小于10％时，证明计算得到的行驶圈数N是合理的。

6.如权利要求1所述的一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法，其特征在于：所述验证整车快速耐久试验方案的合理性的方法包括：按照制定的整车快速耐久试验方案进行试验并采集汽车在试验中的快速耐久试验损伤值，将快速耐久试验损伤值与汽车在整车综合耐久试验工况下采集的综合耐久试验损伤值进行比对，若两者误差小于设定限值b，则认为制定的整车快速耐久试验方案是合理的；否则，则重新计算行驶圈数N进行迭代计算，直至认为制定的整车快速耐久试验方案是合理的。

7.如权利要求6所述的一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法，其特征在于：所述的设定限值b为10％。

8.如权利要求1所述的一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法，其特征在于：所述整车快速耐久试验工况包括汽车满载配载下于环道比利时路行驶一圈的工况。

9.如权利要求8所述的一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法，其特征在于：所述整车快速耐久试验工况包括汽车满载配载下按照车速为35Km/h于环道比利时路行驶一圈的工况。

10.如权利要求8所述的一种快速验证车身系统的整车路试耐久试验制定方法，其特征在于：所述整车综合耐久试验工况包括汽车在卵石路、扭曲路、坑洼路、搓板路、起伏路、平坦路、沥青环道路、环道比利时路累计行驶40000Km的工况。