CN113553657B - 轮胎侧偏特性的测量及数据处理方法、设备和计算机可读载体介质 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轿车轮胎侧向力学特性测试和动力学建模领域,尤其涉及轮胎侧偏特性的测量及数据处理方法、设备和计算机可读载体介质。本发明将侧偏角测量范围分为线性区、小侧偏条件下的非线性区和大侧偏角条件下的非线性区。通过线性区的单独测量,消除了轮胎胎面磨损及摩擦生热带来的影响;非线性区测量,可通过侧偏角加载速率调节,同时可配合静置冷却方式,能够将轮胎的试验温升控制在合理的范围。基于分区测量的方式所测得的轮胎侧偏特性数据,消除了摩擦生热对侧偏特性线性区的影响,同时在非线性区又能较准确地反应真实轮胎工作状态,可提升操稳轮胎模型的侧向建模试验数据的质量。
Description
技术领域
本发明属于轿车轮胎侧向力学特性测试和动力学建模领域,尤其涉及轮胎侧偏特性的测量及数据处理方法、设备和计算机可读载体介质。
背景技术
车辆动力学仿真技术已经成为汽车研发的重要手段,自骡车制造之前的性能目标设计至预试生产之前的整车性能调校,动力学仿真应用几乎贯穿在汽车研发的各个阶段。轮胎模型是车辆动力学仿真的必要输入,高精度的轮胎模型可以较为真实地表达物理轮胎性能,常用的轮胎模型包括PAC2002轮胎模型、FTire轮胎模型和CDTire轮胎模型。其中,适用于整车操稳仿真的轮胎模型是PAC2002(也称为魔术公式轮胎模型)。PAC2002轮胎模型是一款纯经验的轮胎模型,模型依赖大量的试验数据来辨识得到模型参数,模型本身不具备轮胎磨损或温度的表达能力。
目前,针对PAC2002轮胎模型的侧偏特性建模测试的通常做法是固定侧倾角及载荷下,侧偏角由零点(或零点附近值)位置逐渐加载至最大值,再逐渐加载至最小值,最后再回到零点。按照以上顺序,再执行其它的载荷,直至完成所有测试。这种方法的弊端是轮胎大侧偏、大载荷导致的轮胎磨损及温升效应会直接影响整个侧偏角范围。据调研,即使是夏季,轿车在试验场执行主观评价或客观测试过程中的轮胎表面温度大约在35℃~50℃(不包括特殊的测试,也不包括因特殊目的而设计的胎面配方)。因此,目前的侧偏特性建模测试方法,与轮胎的实际运行状态存在一定的差异,这是造成整车仿真结果与实测结果存在差异的原因之一。
发明内容
为了解决上述的技术问题,本发明的目的是提供一种分区测量轮胎侧偏特性的方法,该方法能够准确测得不同载荷、不同侧倾角组合条件下的轮胎侧偏特性数据,具有快捷、重复性好、准确性高的特点。
为了实现上述的目的,本发明采用了以下的技术方案
一种分区测量轮胎侧偏特性的方法,该方法包括以下的步骤:
1)将试验轮胎安装到轮胎六分力试验机上,首先设置试验所需的轮胎气压、路面速度、外倾角及垂向载荷;
2)然后将侧偏角进行分区方式施加,侧偏角加载采用三角波或正弦波方式,通过时间采样方式测得包括所需垂向载荷和/或侧倾角组合条件下的轮胎侧向力及回正力矩关于侧偏角的试验数据。
作为优选,所述的步骤1)包括以下的步骤:
1)抽取同一批次生产的且样品差异较小的轮胎作为试验轮胎。
2)将试验轮胎安装到合适的轮辋上并充气调整至所需的气压,然后静置于具有温度管控的实验室环境下≥3小时,以达到轮胎内外部的温度平衡,以及为轮胎充气状态下的预加载做准备;
3)将充气停放后的轮胎安装至具有侧偏测试功能的轮胎六分力试验机上,设置所需的轮胎气压、路面速度、垂向载荷、外倾角与侧偏角,对轮胎进行预实验,使得轮胎达到预定的温度平衡并消除轮胎内部残余应力;
4)预实验结束后,重新将轮胎气压调整至试验所需的气压值。
作为优选,所述的步骤2)包括展线性区的侧偏特性测试、小侧偏角条件下的非线性区的侧偏特性测试、大侧偏角条件下的非线性区的侧偏特性测试中的1种或2种或3种;线性区侧偏角在±2°范围,小侧偏角在±2°~±8°范围,大侧偏角在±8°~±15°范围。
作为优选,所述的线性区的侧偏特性测试包括以下的步骤:
1)设定试验所需的路面速度;
2)设定试验所需的第一个垂向载荷值;
3)设定试验所需的第一个侧倾角;
4)执行线性区的侧偏特性测试;
5)循环第2)步至第4)步,直至完成所有的侧倾角和垂向载荷试验条件。
作为优选,所述的小侧偏角条件下的非线性区的侧偏特性测试方法如下:
1)设定试验所需的路面速度;
2)设定试验所需的第一个垂向载荷值;
3)设定试验所需的第一个侧倾角;
4)执行小侧偏角下的非线性区的侧偏特性测试;
5)根据试验温升控制的需求,设置轮胎自由滚动进行降温到目标值;
6)循环第2)步至第5)步,直至完成所有的侧倾角和垂向载荷试验条件。
作为优选,所述的大侧偏角条件下的非线性区的侧偏特性测试方法如下:
1)设定试验所需的路面速度;
2)设定试验所需的第一个垂向载荷值;
3)设定试验所需的第一个侧倾角;
4)执行大侧偏角下的非线性区的侧偏特性测试;
5)根据试验温升控制的需求,设置轮胎自由滚动进行降温到目标值;
循环第2)步至第5)步,直至完成所有的侧倾角和垂向载荷试验条件。
进一步,本发明还公开了一种轮胎侧偏特性试验数据处理方法,该方法包括以下的步骤:
1)上述各技术方案所述的方法所测得的原始试验数据读取至数据处理装置,包括侧偏角、侧向力、回正力矩、垂向载荷等通道的数据;
2)采用数据处理装置对不同区间的试验数据进行拼接并滤波处理;
3)采用数据处理装置对滤波处理结果数据进行插值处理,使得去程和回程的散点试验数据处理为连续的曲线;
4)对去程和回程两部分数据上下对称取均,使得侧向力与回正力矩关于侧偏角的去程和回程两段曲线生成折叠效果的一条曲线;
5)采用数据处理装置,生成满足PAC2002模型辨识的tdx数据文件;
6)进行轮胎模型辨识,得到轮胎模型tir文件,用于提供给整车进行动力学仿真分析。
作为优选,所述去程为-15-15°对应的侧向力与回正力矩关于侧偏角的特性曲线;回程为15°~-15°对应的侧向力与回正力矩关于侧偏角的特性曲线。
进一步,本发明还公开了一种数据处理设备,包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述数据处理方法所述的方法的步骤。
进一步,本发明还公开了一种存储程序指令的非暂时性计算机可读载体介质,所述计算机可读存储介质上存储计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现实现上述数据处理方法所述的方法的步骤。
本发明由于采用了上述的技术方案,将侧偏角测量范围分为线性区、小侧偏条件下的非线性区和大侧偏角条件下的非线性区。通过线性区的单独测量,消除了轮胎胎面磨损及摩擦生热带来的影响;非线性区测量,可通过侧偏角加载速率调节,同时可配合静置冷却方式,能够将轮胎的试验温升控制在合理的范围。基于分区测量的方式所测得的轮胎侧偏特性数据,消除了摩擦生热对侧偏特性线性区的影响,同时在非线性区又能较准确地反应真实轮胎工作状态,可提升操稳轮胎模型的侧向建模试验数据的质量。
本发明的有益效果
(1)采用本发明的测量结果准确性高、可重复性好,能保证线性区的测量准确性(消除了胎面摩擦生热对轮胎侧偏特性线性区的影响)。
(2)本发明的分区测量方法,可有效地解决设备因垂向载荷过大而导致侧偏试验执行不了的问题(本发明能保证轮胎在线性区和小滑移条件下的正常测试)。
(3)本发明的数据处理方法效率高,数据处理质量佳。
附图说明
图1为轮胎侧偏特性测试流程图。
图2为轮胎侧偏特性数据处理装置。
图3轮胎侧偏特性数据处理结果示例图。
具体实施方式
采用本发明对205/60R16半钢子午线轮胎进行侧偏特性的分区测量,以下是具体的实施例过程。
1、抽取1条205/60R16规格的半钢子午线轮胎作为试验胎。
2、将试验轮胎安装至6J×16的轮辋上并充气调整至250kPa的气压,然后静置于实验室(室温控制在24±3℃)环境下停放3小时,以达到轮胎内外部的温度平衡,以及为轮胎充气状态下的预加载做准备。
3、将充气停放后的试验胎安装至MTS flat-trac CT型号试验机上,设置所需的轮胎气压为250kPa、路面速度设置为60kph、垂向载荷设置为5000N、侧倾角设置为零度、侧偏角设置为0°,运行10分钟。然后将侧偏角设置为动态加载,由0°→10°→-10°→0°(侧偏角加载速率设置为10°/s),其余条件不变,循环6个周期,以对轮胎进行预实验。
4、预实验结束后,重新将轮胎气压调整至试验目标值,即250kPa。
5、按照以下方式开展线性区的侧偏特性测试:
5.1设定试验所需的路面速度为60kph;
5.2设定试验所需的第一个垂向载荷值为2550N;
5.3设定试验所需的第一个侧倾角为0°;
5.4以辅助命令方式输入控制侧偏角,执行线性区(侧偏角在±2°范围)的侧偏特性测试;
5.5循环第5.2步至第5.4步,直至完成其它另外两组垂向载荷(5100N、7650N)和侧倾角(5°、-5°)工况。
6、按照以下方式开展小侧偏角条件下的非线性区的侧偏特性测试:
6.1设定试验所需的路面速度为60kph;
6.2设定试验所需的第一个垂向载荷值为2550N;
6.3设定试验所需的第一个侧倾角为0°;
6.4以辅助命令方式输入控制侧偏角,执行小侧偏角(侧偏角在±2°~±8°范围)下的非线性区的侧偏特性测试;
6.5设置轮胎自由滚动程序,冷却并监测轮胎胎面温度至50℃;
6.6循环第6.2步至第6.5步,直至完成其它另外两组垂向载荷(5100N、7650N)和侧倾角(5°、-5°)工况。
7、按照以下方式开展大侧偏角条件下的非线性区的侧偏特性测试:
7.1设定试验所需的路面速度为60kph;
7.2设定试验所需的第一个垂向载荷值为2550N;
7.3设定试验所需的第一个侧倾角为0°;
7.4以辅助命令方式输入控制侧偏角,以执行大侧偏角(侧偏角在±8°~±15°范围)下的非线性区的侧偏特性测试;
7.5设置轮胎自由滚动程序,冷却并监测轮胎胎面温度至50℃;
7.6循环第7.2步至第7.5步,直至完成其它另外两组垂向载荷(5100N、7650N)和侧倾角(5°、-5°)工况。
采用数据处理装置对所测得的轮胎侧偏特性试验数据进行处理,其具体的过程如下:
1、将试验所测得的excel格式的原始试验数据读取至数据处理装置,包括侧偏角、侧向力、回正力矩、垂向载荷等通道的数据;
2、采用数据处理装置对不同区间的试验数据进行拼接并滤波处理;
3、采用数据处理装置对滤波处理结果数据进行插值处理,使得去程(侧偏角从负至正的这一段,即-15°~15°对应的侧向力与回正力矩关于侧偏角的特性曲线)和回程(侧偏角从正至负的这一段,即15°~-15°对应的侧向力与回正力矩关于侧偏角的特性曲线)的散点试验数据处理为连续的曲线;
4、对去程和回程两部分数据上下对称取均,使得侧向力与回正力矩关于侧偏角的去程和回程两段曲线生成折叠效果的一条曲线(可根据实际需要对曲线加密或稀疏);
5、采用数据处理装置,生成满足PAC2002模型辨识的tdx数据文件;
6、进行轮胎模型辨识,得到轮胎模型tir文件,以提供给整车进行动力学仿真分析。
以上为对本发明实施例的描述,通过对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列,而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种分区测量轮胎侧偏特性的方法,该方法包括以下的步骤:
1)将试验轮胎安装到轮胎六分力试验机上,首先设置试验所需的轮胎气压、路面速度、外倾角及垂向载荷;
2)然后将侧偏角进行分区方式施加,侧偏角加载采用三角波或正弦波方式,通过时间采样方式测得包括所需垂向载荷和/或侧倾角组合条件下的轮胎侧向力及回正力矩关于侧偏角的试验数据;
所述分区方式包括线性区的侧偏特性测试、小侧偏角条件下的非线性区的侧偏特性测试和大侧偏角条件下的非线性区的侧偏特性测试;线性区侧偏角在±2°范围,小侧偏角在±2°~±8°范围,大侧偏角在±8°~±15°范围。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1)包括以下的步骤:
1)抽取同一批次生产的且样品差异较小的轮胎作为试验轮胎;
2)将试验轮胎安装到合适的轮辋上并充气调整至所需的气压,然后静置于具有温度管控的实验室环境下≥3小时,以达到轮胎内外部的温度平衡,以及为轮胎充气状态下的预加载做准备;
3)将充气停放后的轮胎安装至具有侧偏测试功能的轮胎六分力试验机上,设置所需的轮胎气压、路面速度、垂向载荷、外倾角与侧偏角,对轮胎进行预实验,使得轮胎达到预定的温度平衡并消除轮胎内部残余应力;
4)预实验结束后,重新将轮胎气压调整至试验所需的气压值。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,线性区的侧偏特性测试包括以下的步骤:
1)设定试验所需的路面速度;
2)设定试验所需的第一个垂向载荷值;
3)设定试验所需的第一个侧倾角;
4)执行线性区的侧偏特性测试;
5)循环第2)步至第4)步,直至完成所有的侧倾角和垂向载荷试验条件。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,小侧偏角条件下的非线性区的侧偏特性测试方法如下:
1)设定试验所需的路面速度;
2)设定试验所需的第一个垂向载荷值;
3)设定试验所需的第一个侧倾角;
4)执行小侧偏角下的非线性区的侧偏特性测试;
5)根据试验温升控制的需求,设置轮胎自由滚动进行降温到目标值;
6)循环第2)步至第5)步,直至完成所有的侧倾角和垂向载荷试验条件。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,大侧偏角条件下的非线性区的侧偏特性测试方法如下:
1)设定试验所需的路面速度;
2)设定试验所需的第一个垂向载荷值;
3)设定试验所需的第一个侧倾角;
4)执行大侧偏角下的非线性区的侧偏特性测试;
5)根据试验温升控制的需求,设置轮胎自由滚动进行降温到目标值;
循环第2)步至第5)步,直至完成所有的侧倾角和垂向载荷试验条件。
6.一种轮胎侧偏特性试验数据处理方法,该方法包括以下的步骤:
1)权利要求 1-5任意一项权利要求所述的方法所测得的原始试验数据读取至数据处理装置,包括侧偏角、侧向力、回正力矩、垂向载荷的通道的数据;
2)采用数据处理装置对不同区间的试验数据进行拼接并滤波处理;
3)采用数据处理装置对滤波处理结果数据进行插值处理,使得去程和回程的散点试验数据处理为连续的曲线;
4)对去程和回程两部分数据上下对称取均,使得侧向力与回正力矩关于侧偏角的去程和回程两段曲线生成折叠效果的一条曲线;
5)采用数据处理装置,生成满足PAC2002模型辨识的tdx数据文件;
6)进行轮胎模型辨识,得到轮胎模型tir文件,用于提供给整车进行动力学仿真分析。
7.根据权利要求6所述的数据处理方法,其特征在于,去程为-15-15°对应的侧向力与回正力矩关于侧偏角的特性曲线;回程为15°~-15°对应的侧向力与回正力矩关于侧偏角的特性曲线。
8.一种数据处理设备,包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被所述处理器执行时实现权利要求6或7所述的方法的步骤。
9.一种存储程序指令的非暂时性计算机可读载体介质,其特征在于,所述计算机可读载体介质上存储计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6或7所述的方法的步骤。
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