CN112629877A - 汽车天窗测试方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车天窗测试方法和系统，通过典型试验道路行驶数据得到天窗使用寿命里程过程中的疲劳载荷的雨流矩阵和车辆天窗的疲劳损伤矩阵，进而得到车辆天窗损伤与疲劳载荷之间的对应关系，之后根据耐久性测试中的目标雨流矩阵确定目标载荷，根据所述目标载荷确定测试路况的等效载荷，就能够向待测试车辆所在的台架输入等效载荷，进而能够获得所述待测试车辆的天窗损伤与所述等效载荷的关系作为所述天窗损伤测试结果。以上方案完成了整车级加速耐久测试方法，可以提前快速识别天窗失效问题，校核车辆在使用过程天窗中横梁是否存在扭矩衰减现象，是否存在中横梁工艺槽开裂异响等风险，发现、消除潜在的天窗失效模式，降低售后产品故障率。

Description

汽车天窗测试方法和系统

技术领域

本发明涉及汽车零件测试技术领域，具体地，涉及一种汽车天窗测试方法和系统。

背景技术

对开遮阳帘的天窗都带有中横梁，用于支撑固定遮阳帘卷轴，同时为帘布的平顺出布提供支撑筋，这种结构的天窗不仅合理利用整车空间，同时增大了后排乘客的头部空间，为客户带来舒适愉悦的乘车感受。

天窗中横梁具有卷圆和向下成型结构，此结构需要与零件安装面分离，在卷圆成型和型面向下成型时材料会产生不同方向拉伸流动，为了避免安装面和卷圆成型面撕裂无法实现冲压成型的情况，在中横梁上成型工艺槽。

对于天窗损伤的测试所需时间对于测试成本和整车开发进度的影响很大，因此其测试效率至关重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种汽车天窗测试方法和系统，以实现快速校核天窗中横梁结构的疲劳强度，降低测试成本，保证整车开发制造进度。

为此，本发明一些实施例中提供一种汽车天窗测试方法，包括如下步骤：

对车辆的典型试验道路行驶数据进行采集，确定车辆天窗在整个使用寿命里程的疲劳载荷的雨流矩阵和车辆天窗的疲劳损伤矩阵；

根据所述雨流矩阵和所述疲劳损伤矩阵确定所述车辆天窗损伤与疲劳载荷之间的对应关系；

根据耐久性测试中的目标雨流矩阵确定目标载荷，根据所述目标载荷确定测试路况的等效载荷；

向待测试车辆所在的台架输入所述等效载荷，获得所述待测试车辆的天窗损伤与所述等效载荷的关系作为所述天窗损伤测试结果。

可选地，上述的汽车天窗测试方法，对车辆的典型试验道路行驶数据进行采集，确定车辆天窗在整个使用寿命里程的疲劳载荷的雨流矩阵和车辆天窗的疲劳损伤矩阵的步骤中：

所述雨流矩阵通过如下方式表示：

N＝{N₁,N₂,......N_l}^T；

所述疲劳损伤矩阵通过如下方式表示：

根据所述雨流矩阵和所述疲劳损伤矩阵确定所述车辆天窗损伤与疲劳载荷之间的对应关系的步骤中，所述车辆天窗损伤与疲劳载荷之间的对应关系通过如下方式表示：

以上，σ_i表示第i级疲劳载荷；N_i表示第i级疲劳载荷的循环次数；c表示疲劳强度系数；m表示疲劳强度指数，l表示疲劳载荷的总级数，D_i表示第i级疲劳载荷循环N_i次时车辆天窗的疲劳损伤级数。

可选地，上述的汽车天窗测试方法，根据耐久性测试中的目标雨流矩阵确定目标载荷，根据所述目标载荷确定测试路况的等效载荷的步骤中，通过如下方式得到所述等效载荷：

将不同种典型试验道路的同级疲劳载荷的循环次数叠加得到所述目标载荷。

可选地，上述的汽车天窗测试方法，还包括如下步骤：

向待测试车辆所在的扭转耐久测试工装输入扭转测试激励，获得所述待测试车辆的天窗横梁疲劳特性与所述扭转测试激励的关系作为所述天窗横梁疲劳检测结果。

可选地，上述的汽车天窗测试方法，所述扭转测试激励的频率为3-5Hz，所述扭转测试激励的角度为±3-5°。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序指令，计算机读取所述程序指令后执行以上任一项所述的汽车天窗测试方法。

本发明还提供一种汽车天窗测试系统，包括至少一个处理器和至少一个存储器；其中，至少一个所述存储器中存储有程序指令，至少一个所述处理器读取所述程序指令后执行以上任一项所述的汽车天窗测试方法。

可选地，上述的汽车天窗测试系统，还包括：

台架，用于固定待测试车辆，所述台架的控制信号输入端与所述处理器的输出端连接，根据所述处理器输出的等效载荷模拟典型路面路谱。

可选地，上述的汽车天窗测试系统，还包括扭转耐久测试工装：

所述扭转耐久测试工装包括扭转驱动机构，固定端夹持工装和扭转端夹持工装；

所述待测试车辆的天窗横梁设置于固定端夹持工装和扭转端夹持工装之间，所述扭转驱动机构的控制信号输入端与所述处理器的输出端连接，根据所述处理器输出的扭转测试激励带动所述扭转端夹持工装扭转。

可选地，上述的汽车天窗测试系统，所述扭转驱动机构为液压驱动结构，所述液压驱动结构的驱动端通过固定件与扭转端夹持工装固定；所述固定端夹持工装和所述扭转端夹持工装之间设置测试样件安装面，所述测试样件安装面用于设置所述待测试车辆的天窗横梁。

本发明提供的以上技术方案，与现有技术相比，至少具有如下有益效果：通过典型试验道路行驶数据得到天窗使用寿命里程过程中的疲劳载荷的雨流矩阵和车辆天窗的疲劳损伤矩阵，进而得到车辆天窗损伤与疲劳载荷之间的对应关系，之后根据耐久性测试中的目标雨流矩阵确定目标载荷，根据所述目标载荷确定测试路况的等效载荷，就能够向待测试车辆所在的台架输入等效载荷，进而能够获得所述待测试车辆的天窗损伤与所述等效载荷的关系作为所述天窗损伤测试结果。以上方案完成了整车级加速耐久测试方法，可以提前快速识别天窗失效问题，校核车辆在使用过程天窗中横梁是否存在扭矩衰减现象，发现、消除潜在的天窗失效模式，降低售后产品故障率。

附图说明

图1为本发明一个实施例所述汽车天窗测试方法的流程图；

图2为本发明一个实施例所述对天窗测试时目标载荷优化过程示意图；

图3为本发明另一个实施例所述汽车天窗测试方法的流程图；

图4为本发明一个实施例所述汽车天窗测试系统的结构框图；

图5为本发明另一个实施例所述汽车天窗测试系统的结构框图；

图6为本发明一个实施例所述横梁扭转疲劳测试工装结构示意图；

图7为本发明一个实施例所述横梁扭转疲劳测试扭转测试约束条件示意图。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本发明实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

本发明一些实施例提供一种汽车天窗测试方法，可应用于汽车天窗测试的控制系统中，如图1所示，包括如下步骤：

S101：对车辆的典型试验道路行驶数据进行采集，确定车辆天窗在整个使用寿命里程的疲劳载荷的雨流矩阵和车辆天窗的疲劳损伤矩阵。其中，试验场包括多种典型试验道路，本步骤可以通过试验场对车辆进行试验的过程中，对天窗是否出现裂缝、是否会影响正常使用、是否能够表示天窗需要更换等特征进行采集，确定车辆天窗的使用寿命里程。而试验场中每一种试验车道的路谱都是预先已有的数据，所以对于车辆在车道上进行试验时的雨流矩阵和车辆天窗的疲劳损伤矩阵都可以通过预先存储好的数据进行运算得到。具体地，根据疲劳损伤等效理论，假设天窗在其整个使用寿命里程的疲劳载荷的l级单参数(变程—循环次数)雨流矩阵为：

N＝{N₁,N₂,......N_l}^T (1)；

相应的所述疲劳损伤矩阵通过如下方式表示：

以上，σ_i表示第i级疲劳载荷；N_i表示第i级疲劳载荷的循环次数；c表示疲劳强度系数；m表示疲劳强度指数，l表示疲劳载荷的总级数，D_i表示第i级疲劳载荷循环N_i次时车辆天窗的疲劳损伤级数。

S102：根据所述雨流矩阵和所述疲劳损伤矩阵确定所述车辆天窗损伤与疲劳载荷之间的对应关系。具体地，所述车辆天窗损伤与疲劳载荷之间的对应关系，即天窗在疲劳载荷作用下的总损伤为：

S103：根据耐久性测试中的目标雨流矩阵确定目标载荷，根据所述目标载荷确定测试路况的等效载荷；根据线性损伤线性累计原理，结合目标载荷以及典型试验道路的路面载荷，进行如图2所示的优化运算，得到试车场典型道路载荷的循环次数，如表1所示：

表1典型道路等效载荷谱

S104：向待测试车辆所在的台架输入所述等效载荷，获得所述待测试车辆的天窗损伤与所述等效载荷的关系作为所述天窗损伤测试结果。

以上方案中，通过典型试验道路行驶数据得到天窗使用寿命里程过程中的疲劳载荷的雨流矩阵和车辆天窗的疲劳损伤矩阵，进而得到车辆天窗损伤与疲劳载荷之间的对应关系，之后根据耐久性测试中的目标雨流矩阵确定目标载荷，根据所述目标载荷确定测试路况的等效载荷，就能够向待测试车辆所在的台架输入等效载荷，进而能够获得所述待测试车辆的天窗损伤与所述等效载荷的关系作为所述天窗损伤测试结果。以上方案完成了整车级加速耐久测试方法，可以提前快速识别天窗失效问题，发现、消除潜在的天窗失效模式，降低售后产品故障率。

进一步地，通过如下方式得到所述等效载荷：将不同种典型试验道路的同级疲劳载荷的循环次数叠加得到所述目标载荷。具体地，车辆在试车场典型试验道路j上按照规定的工况行驶一周,天窗测量载荷的l级单参数雨流矩阵为:

n_j＝{n_1,j,n_2,j,......n_l,j}^T；

相应的疲劳损伤矩阵为:

道路j行驶一周产生的总损伤为:

其中：σ_i,j-第i级载荷；N_i,j-第i级载荷的循环次数；将试车场k种典型道路按不同比例进行混合：设试车场典型道路j的加权系数为A_j，根据线性损伤线性累积原理则总损伤矩阵为:

为了在试车场再现该零件整个使用寿命里程的疲劳损伤-目标：D＝d

将式(2)和(4)代入则：

由此可得到如下方程组:

以上公式可以表明，相同载荷级下，试车场k种道路上循环次数的线性迭加等于典型载荷的循环次数。由以上推导得到整车全寿命周期正常耐久测试等效损伤的典型道路载荷谱。

优选地，如图3所示，以上所述的汽车天窗测试方法，还可以包括如下步骤：

S105:向待测试车辆所在的扭转耐久测试工装输入扭转测试激励；其中，所述扭转测试激励的频率为3-5Hz，优选为4Hz，所述扭转测试激励的角度为3-5°，优选4°

S106:获得所述待测试车辆的天窗横梁疲劳特性与所述扭转测试激励的关系作为所述天窗横梁疲劳检测结果。

扭转疲劳测试步骤是针对天窗子零件中横梁设计的，主要目的是校核中横梁零件在循环载荷作用下是否会塑形变形累计产生疲劳破坏。

本发明一些实施例中还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序指令，计算机读取所述程序指令后执行以上任一项所述的汽车天窗测试方法。

本发明一些实施例中还提供一种汽车天窗测试系统，如图4所示，包括至少一个处理器101和至少一个存储器102；其中，至少一个所述存储器102中存储有程序指令，至少一个所述处理器101读取所述程序指令后执行以上任一项所述的汽车天窗测试方法。该系统还可以包括：输入装置103和输出装置104。处理器101、存储器102、输入装置103和输出装置104可以通信连接。存储器102作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。处理器101通过运行存储在存储器102中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的汽车天窗测试方法。

进一步地，如图5所示，上述系统还可以包括：台架105，用于固定待测试车辆，所述台架105的控制信号输入端与所述处理器101的输出端连接，根据所述处理器101输出的等效载荷模拟典型路面路谱。台架105可选择16-POST台架实现。

上述系统还可以包括扭转耐久测试工装106，如图6所示，所述扭转耐久测试工装106包括扭转驱动机构204，固定端夹持工装201和扭转端夹持工装203；所述待测试车辆的天窗横梁202设置于固定端夹持工装201和扭转端夹持工装203之间，所述扭转驱动机构204的控制信号输入端与所述处理器101的输出端连接，根据所述处理器101输出的扭转测试激励带动所述扭转端夹持工装203扭转。在实际测试过程中，只需要根据被测试的横梁结构设计匹配的夹持工装，就可以对各种形状的天窗横梁结果进行测试，不用在试样特定位置取样，直接将零件放置于固定端和扭转端之间，利用夹持工装实现零件一端固定，另一端扭转，这样可以更加逼真的校核零件在扭转载荷的作用下的疲劳特性。

优选地，所述扭转驱动机构204为液压驱动结构，所述液压驱动结构的驱动端通过固定件(如螺栓)与扭转端夹持工装203固定；所述固定端夹持工装201和所述扭转端夹持工装203之间设置测试样件安装面，所述测试样件安装面用于设置所述待测试车辆的天窗横梁202。以上测试工装可以实现一定频率4HZ、一定扭转角度±4°的扭转测试，模拟天窗中横梁在扭转载荷作用下的受力情况，校核结构的扭转疲劳特性。

如图7所示，在执行测试时：根据天窗横梁202左右两侧各三个M6螺栓孔的结构形式确定其固定方式为螺栓连接；设计固定端夹持工装201和所述扭转端夹持工装203，固定端夹持工装201完全固定于测试工装上，扭转端夹持工装203可以随旋转轴以一定角度和频率转动；上述扭转端夹持工装203是液压驱动，设定旋转轴的转动频率4HZ和转动角度±4°，测试初始横梁设计方案得到横梁的扭转疲劳强度，记录初始裂纹生成时旋转轴扭转的次数m₁，即此方案下得到横梁的疲劳耐久强度，整车常规耐久测试过程产生初始裂纹时的里程数为S₁，总测试里程数一般为40000KM；测试改进设计方案后得到的横梁的扭转疲劳强度，记录初始裂纹生成时旋转轴扭转的次数m₂，即此方案的疲劳耐久强度；若m₂/m₁≥40000/S₁，可以初步判定优化设计方案可以满足整车耐久测试要求，不会在常规耐久测试过程中产生裂纹发出异响。

本发明以上实施例中的方案，通过整车级加速耐久测试方法可以提前快速识别失效问题，校核车辆在使用过程天窗中横梁螺栓是否存在扭矩衰减现象，是否存在中横梁工艺槽开裂异响的风险，发现、消除潜在的失效模式，降低售后产品故障率，。通过针对中横梁结构的疲劳扭转测试方法，可以快速对比验证不同设计方案，减少零件开发验证成本，提高试验认证效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种汽车天窗测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

对车辆的典型试验道路行驶数据进行采集，确定车辆天窗在整个使用寿命里程的疲劳载荷的雨流矩阵和车辆天窗的疲劳损伤矩阵；

根据所述雨流矩阵和所述疲劳损伤矩阵确定所述车辆天窗损伤与疲劳载荷之间的对应关系；

根据耐久性测试中的目标雨流矩阵确定目标载荷，根据所述目标载荷确定测试路况的等效载荷；

向待测试车辆所在的台架输入所述等效载荷，获得所述待测试车辆的天窗损伤与所述等效载荷的关系作为所述天窗损伤测试结果。

2.根据权利要求1所述的汽车天窗测试方法，其特征在于：

对车辆的典型试验道路行驶数据进行采集，确定车辆天窗在整个使用寿命里程的疲劳载荷的雨流矩阵和车辆天窗的疲劳损伤矩阵的步骤中：

所述雨流矩阵通过如下方式表示：

N＝{N₁,N₂,......N_l}^T；

所述疲劳损伤矩阵通过如下方式表示：

根据所述雨流矩阵和所述疲劳损伤矩阵确定所述车辆天窗损伤与疲劳载荷之间的对应关系的步骤中，所述车辆天窗损伤与疲劳载荷之间的对应关系通过如下方式表示：

以上，σ_i表示第i级疲劳载荷；N_i表示第i级疲劳载荷的循环次数；c表示疲劳强度系数；m表示疲劳强度指数，l表示疲劳载荷的总级数，D_i表示第i级疲劳载荷循环N_i次时车辆天窗的疲劳损伤级数。

3.根据权利要求2所述的汽车天窗测试方法，其特征在于，根据耐久性测试中的目标雨流矩阵确定目标载荷，根据所述目标载荷确定测试路况的等效载荷的步骤中，通过如下方式得到所述等效载荷：

将不同种典型试验道路的同级疲劳载荷的循环次数叠加得到所述目标载荷。

4.根据权利要求1-3任一项所述的汽车天窗测试方法，其特征在于，还包括如下步骤：

向待测试车辆所在的扭转耐久测试工装输入扭转测试激励；

获得所述待测试车辆的天窗横梁疲劳特性与所述扭转测试激励的关系作为所述天窗横梁疲劳检测结果。

5.根据权利要求4所述的汽车天窗测试方法，其特征在于：

所述扭转测试激励的频率为3-5Hz，所述扭转测试激励的角度为±3-5°。

6.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有程序指令，计算机读取所述程序指令后执行权利要求1-5任一项所述的汽车天窗测试方法。

7.一种汽车天窗测试系统，其特征在于，包括至少一个处理器和至少一个存储器；其中，至少一个所述存储器中存储有程序指令，至少一个所述处理器读取所述程序指令后执行权利要求1-5任一项所述的汽车天窗测试方法。

8.根据权利要求7所述的汽车天窗测试系统，其特征在于，还包括：

台架，用于固定待测试车辆，所述台架的控制信号输入端与所述处理器的输出端连接，根据所述处理器输出的等效载荷模拟典型路面路谱。

9.根据权利要求8所述的汽车天窗测试系统，其特征在于，还包括扭转耐久测试工装：

所述扭转耐久测试工装包括扭转驱动机构，固定端夹持工装和扭转端夹持工装；

所述待测试车辆的天窗横梁设置于固定端夹持工装和扭转端夹持工装之间，所述扭转驱动机构的控制信号输入端与所述处理器的输出端连接，根据所述处理器输出的扭转测试激励带动所述扭转端夹持工装扭转。

10.根据权利要求9所述的汽车天窗测试系统，其特征在于；

所述扭转驱动机构为液压驱动结构，所述液压驱动结构的驱动端通过固定件与扭转端夹持工装固定；所述固定端夹持工装和所述扭转端夹持工装之间设置测试样件安装面，所述测试样件安装面用于设置所述待测试车辆的天窗横梁。

Images