CN113790906A - 车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法、电子设备及介质 - Google Patents

车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法、电子设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车轮疲劳试验领域，具体而言，涉及一种车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法、电子设备及介质。所述编制方法包括：根据车轮实时的径向载荷和侧向载荷，划分多个载荷区间；所述载荷区间是指在一连续行驶时间下，车轮的径向载荷和侧向载荷保持不变的区间，所述载荷区间包括径向载荷、侧向载荷和行驶距离；根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷和行驶距离，确定轮毂疲劳损伤数；根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷、行驶距离和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱。该方法可实现对车轮双轴疲劳试验载荷谱的合理编制以及试验加速。

Description

车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法、电子设备及介质
技术领域
本发明涉及车轮疲劳试验领域，具体而言，涉及一种车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法、电子设备及介质。
背景技术
车轮轮毂是车辆重要零部件，其耐久性和可靠性直接关系到车辆驾乘人员的安全。为了提高和确保车辆轮毂的耐久性和可靠性，在车辆工程中需要实施和开展车轮双轴疲劳试验，在试验中复现车辆实际行驶过程中车轮轮毂累积形成的疲劳损伤，从而完成对于车轮轮毂结构耐久性和可靠性试验考核。
然而，由于车辆行驶过程中，车轮轮毂所承受的载荷形式复杂，轮毂疲劳损伤的累积和形成机制复杂，因此一直缺少一个计算方法来准确、客观的描述和量化车辆行驶过程中车轮轮毂的疲劳损伤，对于车轮双轴疲劳试验载荷谱的合理编制以及试验加速都形成了制约和障碍。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法、电子设备及介质，以实现对车轮双轴疲劳试验载荷谱的合理编制以及试验加速。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法，包括：
根据车轮实时的径向载荷和侧向载荷，划分多个载荷区间；所述载荷区间是指在一连续行驶时间下，车轮的径向载荷和侧向载荷保持不变的区间，所述载荷区间包括径向载荷、侧向载荷和行驶距离；
根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷和行驶距离，确定轮毂疲劳损伤数；
根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷、行驶距离和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱。
第二方面，本发明提供了一种车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制装置，包括：
载荷区间划分模块，用于根据车轮实时的径向载荷和侧向载荷，划分多个载荷区间；所述载荷区间是指在一连续行驶时间下，车轮的径向载荷和侧向载荷保持不变的区间，所述载荷区间包括径向载荷、侧向载荷和行驶距离；
轮毂疲劳损伤数确定模块，用于根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷和行驶距离，确定轮毂疲劳损伤数；
车轮双轴疲劳试验载荷谱确定模块，用于根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷、行驶距离和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱。
第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器，以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被至少一个所述处理器执行的指令，所述指令被至少一个所述处理器执行，以使至少一个所述处理器能够执行上述的方法。
第四方面，本发明提供了一种介质，所述介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法首先根据车轮实时的径向载荷和侧向载荷，划分多个载荷区间，可对车轮行驶过程中的实际载荷情况进行真实的统计划分；然后根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷和行驶距离，确定轮毂疲劳损伤数，所确定出的轮毂疲劳损伤数准确、客观；最后根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷、行驶距离和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱，从而实现对载荷谱的合理编制以及试验加速。该方法对于提升车轮轮毂的耐久性和可靠性，保障车辆驾乘人员的安全意义重大；并且，由于试验加速将提升车轮双轴疲劳试验的效率，减少试验时间，降低试验花费和成本，经济效益同样重大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1提供的车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法的流程图；
图2是实施例2提供的车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制装置的结构示意图；
图3是实施例3提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
实施例1
图1是本实施例提供的一种车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法的流程图，该方法可以由车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件构成，并一般集成在电子设备中。
参见图1，该方法包括以下步骤：
S110、根据车轮实时的径向载荷和侧向载荷，划分多个载荷区间；所述载荷区间是指在一连续行驶时间下，车轮的径向载荷和侧向载荷保持不变的区间，所述载荷区间包括径向载荷、侧向载荷和行驶距离。
其中，“径向载荷”是指沿车轮半径方向作用在车轮轮胎总成上的载荷。“侧向载荷”是指沿车轮轴线方向作用在车轮轮胎总成上的载荷。“行驶距离”是指车辆在该径向载荷和侧向载荷下行驶过的距离。
具体地，所述车轮实时的径向载荷和侧向载荷由车辆上的六分力仪测量获得。
示例性地，载荷区间可以以三维数组(Fti，Fai，Li)，其中下角标中的i＝1,2,…,n，Fti为径向载荷Ft在区间i中的数值，Fai为径向载荷Fa在区间i中的数值，Li为行驶距离L在区间i中的数值。例如，在14:00-14:05这段连续的时间内，车轮的径向载荷为4500N，侧向载荷为300N，行驶距离为50m，则该载荷区间为(4500N，300N，50m)。
S120、根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷和行驶距离，确定轮毂疲劳损伤数。
其中，“轮毂疲劳损伤数”是指在车轮径向载荷和侧向载荷联合作用下车轮轮毂疲劳损伤累积程度的度量。
具体地，所述行驶距离根据行驶速度、第一时刻和第二时刻得到；
所述第一时刻是指载荷区间内保持不变的径向载荷和侧向载荷的开始时刻；
所述第二时刻是指载荷区间内保持不变的径向载荷和侧向载荷的终止时刻。
其中，所述行驶距离根据行驶速度、第一时刻和第二时刻得到包括：
计算第一时刻和第二时刻之间车辆行驶的平均速度，将该平均速度作为行驶速度；计算第一时刻和第二时刻的差值，将该差值与行驶速度相乘，得到行驶距离。
示例性地，若第一时刻为t1，第二时刻为t2，行驶速度为v，则行驶距离为v×(t2-t1)。
优选地，所述根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷和行驶距离，确定轮毂疲劳损伤数，包括：
获取轮毂的疲劳强度指数；
根据所述疲劳强度指数、径向载荷、侧向载荷和行驶距离，确定轮毂疲劳损伤数。
其中，“疲劳强度指数”是指当使用Basquin关系式N·Sb＝A来描述材质S-N曲线中S(应力变化的幅值)和N(循环周次)的关系时，材料参数b的取值。该指数可根据轮毂的材质通过查表得到，通过实验获取不同的材质S-N曲线，该曲线经拟合后即可得到疲劳强度指数。
优选地，所述轮毂疲劳损伤数采用以下公式计算：
Figure BDA0003251859260000051
其中，Li为载荷区间i的行驶距离，Fti为载荷区间i的径向载荷，Fai为载荷区间i的轴向载荷；ct和ca为满足归一化条件的任意一组参数，ct 2+ca 2＝1；b为疲劳强度指数；m为载荷区间的总数量。
需要说明的是，上述“疲劳损伤数”并不是轮毂的疲劳损伤，而是用于计算最终轮毂的疲劳损伤的中间值，若想计算疲劳损伤还需在疲劳损伤数的基础上乘以一个数值K，K与轮毂的应力波动幅值、疲劳强度系数、疲劳强度指数、车轮的周长、径向载荷和侧向载荷都有关系。由于后续在编制疲劳试验载荷谱时实际的疲劳损伤中的K与载荷谱对应的疲劳损伤中的K能够相互消掉，因此在本实施例的编制方法中不体现K。
S130、根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷、行驶距离和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱。
优选地，所述根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷、行驶距离和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱，包括：
根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷、行驶距离，确定多个预设载荷谱；所述预设载荷谱的阶数低于所述载荷区间的总数量；
根据各个所述预设载荷谱和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱。
其中，“低于”是指小于或等于。
优选地，所述根据各个所述预设载荷谱和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱包括：
判断各个所述预设载荷谱和所述轮毂疲劳损伤数的大小，若所述预设载荷谱大于或等于所述轮毂疲劳损伤数，则确定该预设载荷谱为车轮双轴疲劳试验载荷谱。
示例性地，预设载荷谱为p阶谱(Ft_Test_j，Fa_Test_j，LTest_j)，其中Ft_Test_j为预设载荷谱中第j阶谱施加的径向载荷，Fa_Test_j为预设载荷谱中第j阶谱施加的侧向载荷，LTest_j为预设载荷谱中第j阶谱对应的试验距离。在载荷谱编制过程中，在不脱离车辆在行驶过程中车轮受载的实际状态的前提下，并且在车轮双轴疲劳试验设备的能力范围内，通过将Ft_Test_j和Fa_Test_j的取值适当增大和/或删除数值较低的径向载荷和侧向载荷来获得试验加速，加速原则为对于每一组选取的归一化参数(ct,ca)都有
Figure BDA0003251859260000071
Figure BDA0003251859260000072
其中p<m(一般来说)，考虑到b带来的指数效应，在该车轮双轴疲劳试验加速方法和原则之下，将使得LTest_j的取值急剧缩减，从而确保在车轮轮毂损伤等效的前提下实现试验加速。
上述车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法首先根据车轮实时的径向载荷和侧向载荷，划分多个载荷区间，可对车轮行驶过程中的实际载荷情况进行真实的统计划分；然后根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷和行驶距离，确定轮毂疲劳损伤数，所确定出的轮毂疲劳损伤数准确、客观；最后根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷、行驶距离和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱，从而实现对载荷谱的合理编制以及试验加速。本实施例的方法对于提升车轮轮毂的耐久性和可靠性，保障车辆驾乘人员的安全意义重大；并且，由于试验加速将提升车轮双轴疲劳试验的效率，减少试验时间，降低试验花费和成本，经济效益同样重大。
实施例2
图2所示为本实施例提供的一种车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制装置，包括：
载荷区间划分模块101，用于根据车轮实时的径向载荷和侧向载荷，划分多个载荷区间；所述载荷区间是指在一连续行驶时间下，车轮的径向载荷和侧向载荷保持不变的区间，所述载荷区间包括径向载荷、侧向载荷和行驶距离；
轮毂疲劳损伤数确定模块102，用于根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷和行驶距离，确定轮毂疲劳损伤数；
车轮双轴疲劳试验载荷谱确定模块103，用于根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷、行驶距离和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱。
该装置用于执行上述种车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法，因而至少具有与该方法相对应的功能模块和有益效果。
实施例3
如图3所示，本实施例提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被至少一个所述处理器执行的指令，所述指令被至少一个所述处理器执行，以使至少一个所述处理器能够执行上述的方法。该电子设备中的至少一个处理器能够执行上述方法，因而至少具有与上述方法相同的优势。
可选地，该电子设备中还包括用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在电子设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI(Graphical UserInterface，图形用户界面)的图形信息的指令。在其它实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个电子设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图3中以一个处理器201为例。
存储器202作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法对应的程序指令/模块(例如，种车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制装置中的载荷区间划分模块101、轮毂疲劳损伤数确定模块102和车轮双轴疲劳试验载荷谱确定模块103)。处理器201通过运行存储在存储器202中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法。
存储器202可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器202可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器202可进一步包括相对于处理器201远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
该电子设备还可以包括：输入装置203和输出装置204。处理器201、存储器202、输入装置203和输出装置204可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
输入装置203可接收输入的数字或字符信息，输出装置204可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。该显示设备可以包括但不限于，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器和等离子体显示器。在一些实施方式中，显示设备可以是触摸屏。
实施例4
本实施例提供了一种介质，所述介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的方法。该介质上的计算机指令用于使计算机执行上述方法，因而至少具有与上述方法相同的优势。
本发明中的介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF(Radio Frequency，射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
应该理解的是，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制方法，其特征在于，包括：
根据车轮实时的径向载荷和侧向载荷，划分多个载荷区间；所述载荷区间是指在一连续行驶时间下，车轮的径向载荷和侧向载荷保持不变的区间，所述载荷区间包括径向载荷、侧向载荷和行驶距离；
根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷和行驶距离，确定轮毂疲劳损伤数；
根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷、行驶距离和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱。
2.根据权利要求1所述的编制方法，其特征在于，所述车轮实时的径向载荷和侧向载荷由车辆上的六分力仪测量获得；
所述行驶距离根据行驶速度、第一时刻和第二时刻得到；
所述第一时刻是指载荷区间内保持不变的径向载荷和侧向载荷的开始时刻；
所述第二时刻是指载荷区间内保持不变的径向载荷和侧向载荷的终止时刻。
3.根据权利要求1所述的编制方法，其特征在于，所述根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷和行驶距离，确定轮毂疲劳损伤数，包括：
获取轮毂的疲劳强度指数；
根据所述疲劳强度指数、径向载荷、侧向载荷和行驶距离，确定轮毂疲劳损伤数。
4.根据权利要求3所述的编制方法，其特征在于，所述轮毂疲劳损伤数采用以下公式计算：
Figure FDA0003251859250000011
其中，Li为载荷区间i的行驶距离，Fti为载荷区间i的径向载荷，Fai为载荷区间i的轴向载荷；ct和ca为满足归一化条件的任意一组参数，ct 2+ca 2＝1；b为疲劳强度指数；m为载荷区间的总数量。
5.根据权利要求1-4任一项所述的编制方法，其特征在于，所述根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷、行驶距离和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱，包括：
根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷、行驶距离，确定多个预设载荷谱；所述预设载荷谱的阶数低于所述载荷区间的总数量；
根据各个所述预设载荷谱和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱。
6.根据权利要求5所述的编制方法，其特征在于，所述根据各个所述预设载荷谱和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱包括：
判断各个所述预设载荷谱和所述轮毂疲劳损伤数的大小，若所述预设载荷谱大于或等于所述轮毂疲劳损伤数，则确定该预设载荷谱为车轮双轴疲劳试验载荷谱。
7.一种车轮双轴疲劳试验载荷谱的编制装置，其特征在于，包括：
载荷区间划分模块，用于根据车轮实时的径向载荷和侧向载荷，划分多个载荷区间；所述载荷区间是指在一连续行驶时间下，车轮的径向载荷和侧向载荷保持不变的区间，所述载荷区间包括径向载荷、侧向载荷和行驶距离；
轮毂疲劳损伤数确定模块，用于根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷和行驶距离，确定轮毂疲劳损伤数；
车轮双轴疲劳试验载荷谱确定模块，用于根据各个载荷区间中的径向载荷、侧向载荷、行驶距离和所述轮毂疲劳损伤数，确定车轮双轴疲劳试验载荷谱。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器，以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被至少一个所述处理器执行的指令，所述指令被至少一个所述处理器执行，以使至少一个所述处理器能够执行权利要求1-6中任一项所述的方法。
9.一种介质，其特征在于，所述介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-6中任一项所述的方法。
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