CN113868871A - 车辆零部件耐久试验次数的计算方法、装置、设备及介质 - Google Patents

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CN113868871A CN202111154050.1A CN202111154050A CN113868871A CN 113868871 A CN113868871 A CN 113868871A CN 202111154050 A CN202111154050 A CN 202111154050A CN 113868871 A CN113868871 A CN 113868871A
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Abstract

本申请涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆零部件耐久试验次数的计算方法、装置、设备及介质，其中，方法包括：获取车辆的整车生命周期内路谱数据，并从路谱数据中提取零部件载荷谱；基于零部件载荷谱确认零部件用于仿真分析的第一试验工况，按照第一试验工况对零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取零部件在零部件载荷谱下的总损伤值；基于第二试验工况对零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取零部件在第二试验工况下的单次损伤值；根据单次损伤值计算累积至零部件载荷谱下的总损伤值的试验次数，作为试验目标次数。由此，解决了相关技术中在进行耐性性试验时费用高、周期长的问题，降低时间与成本的投入。

Description

车辆零部件耐久试验次数的计算方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆零部件耐久试验次数的计算方法、装置、设备及介质。
背景技术
随着经济的发展，车辆已逐渐走入千家万户，随之而来车辆可靠性受到越来越多的关注，而耐久性作为可靠性的重要评价标准。
然而，在车辆的研制过程中，需要对零部件进行大量的台架试验和整车耐久性试验，不仅试验费用高、周期长，而且问题大多是出现在产品设计完成之后，对设计更改带来一定难度，亟待解决。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆零部件耐久试验次数的计算方法，解决了相关技术在产品研制过程中的两个难题：1、在产品设计完成后需要对零部件进行大量的台架试验和整车耐久性试验，不仅对试验设备要求高而且试验费用高、周期长；2、疲劳破坏问题往往出现在设计完成之后，设计变更难度大、成本高等。本申请专利可以快速处理数据，及时反馈并优化设计，简化设计流程，同时简化试验设备，降低时间与成本的投入。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆零部件耐久试验次数的计算方法，包括以下步骤：
获取车辆的整车生命周期内路谱数据，并从所述路谱数据中提取零部件载荷谱；
基于所述零部件载荷谱确认零部件用于仿真分析的第一试验工况，按照所述第一试验工况对所述零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取所述零部件在所述零部件载荷谱下的总损伤值；
基于第二试验工况对所述零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取所述零部件在所述第二试验工况下的单次损伤值；根据所述单次损伤值计算累积至所述零部件载荷谱下的总损伤值的试验次数，作为试验目标次数。
进一步地，所述从所述路谱数据中提取所述零部件载荷谱，包括：
从所述路谱数据中提取挡位-转速信息、挡位-扭矩信息、挡位-油压信息；
基于所述挡位-转速信息、所述挡位-扭矩信息、所述挡位-油压信息分析得到所述零部件载荷谱。
进一步地，所述获取零部件在所述零部件载荷谱下的总损伤值，包括：
将动态载荷谱与零部件仿真分析工况作比，计算所述载荷谱与所述零部件仿真分析工况的比例系数谱；
将所述比例系数谱代入疲劳寿命分析模型，得到不同载荷谱下的零部件损伤值，并将所述不同载荷谱下的零部件损伤值累加得到所述总损伤值。
进一步地，在获取所述零部件试验工况下的单次损伤值时，由当前试验设备与试验方法确定所述第二试验工况，其中，所述第一试验工况包含所述第二试验工况。
进一步地，所述根据所述单次损伤值计算累积至载荷谱下的总损伤值的试验次数，包括：
根据所述第二试验工况下的单次损伤值按照相对Miner法则计算循环达到所述总损伤值所需的目标试验次数。
相对于现有技术，本发明所述的车辆疲劳仿真的试验次数计算方法具有以下优势：
本发明所述一种车辆零部件耐久试验次数的计算方法，可以获取车辆的整车生命周期内路谱数据，并从路谱数据中提取零部件载荷谱，并基于零部件载荷谱识别车辆零部件的仿真分析的第一试验工况，按照第一试验工况对零部值件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤分析，获取零部件在载荷谱下的总损伤值；根据零部件在单次试验工况下的单次损伤值，计算累积至载荷谱下的总损伤值的试验次数，作为试验目标次数。由此，解决了相关技术在产品研制过程中的两个难题：1、在产品设计完成后需要对零部件进行大量的台架试验和整车耐久性试验，不仅对试验设备要求高而且试验费用高、周期长；2、疲劳破坏问题往往出现在设计完成之后，设计更难度大、成本高等。本申请可以快速处理数据，及时反馈并优化设计，简化设计流程，同时简化试验设备，降低时间与成本的投入。
本发明的另一个目的在于提出一种车辆零部件耐久试验次数的计算装置，该装置简化了设计流程与试验设备，解决了相关技术中在车辆零部件的研制过程中，对试验设备要求高、试验费用高、验证周期长的问题；为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆零部件耐久试验次数的计算装置，包括：
提取模块，用于获取车辆的整车生命周期内路谱数据，并从所述路谱数据中提取零部件载荷谱；
获取模块，用于基于所述零部件载荷谱确认零部件用于仿真分析的第一试验工况，按照所述第一试验工况对所述零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取所述零部件在所述零部件载荷谱下的总损伤值；以及
计算模块，用于基于第二试验工况对所述零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取所述零部件在所述第二试验工况下的单次损伤值；根据所述单次损伤值计算累积至所述零部件载荷谱下的总损伤值的试验次数，作为试验目标次数。
进一步地，所述提取模块，具体用于：
从所述路谱数据中提取挡位-转速信息、挡位-扭矩信息、挡位-油压信息；
基于所述挡位-转速信息、所述挡位-扭矩信息、所述挡位-油压信息分析得到所述零部件载荷谱。
进一步地，所述获取模块，具体用于：
将动态载荷谱与零部件仿真分析工况作比，计算所述载荷谱与所述零部件仿真分析工况的比例系数谱。
将所述比例系数谱代入疲劳寿命分析模型，得到不同载荷谱下的零部件损伤值，并将所述不同载荷谱下的零部件损伤值累加得到所述总损伤值。
进一步地，在获取所述零部件试验工况下的单次损伤值时，由当前试验设备与试验方法确定所述第二试验工况，其中，所述第一试验工况包含所述第二试验工况。
进一步地，所述计算模块，具体用于：
根据所述第二试验工况下的单次损伤值按照相对Miner法则计算循环达到所述总损伤值所需的目标试验次数。
所述的车辆零部件耐久试验次数的计算装置与上述的车辆零部件耐久试验次数的计算方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的又一个目的在于提出一种电子设备。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电子设备，包括：存储器、处理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，所述处理器执行所述程序，以实现上述的车辆零部件耐久试验次数的计算方法。
所述的电子设备与上述的车辆零部件耐久试验次数的计算方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的再一个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以实现上述的车辆零部件耐久试验次数的计算方法。
所述的计算机可读存储介质与上述的车辆零部件耐久试验次数的计算方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的车辆零部件耐久试验次数的计算方法的流程图；
图2为本发明一个实施例所述的路谱载荷谱数据的分析流程图；
图3为本发明一个实施例所述的疲劳累积损伤计算的示意图；
图4为本发明一个实施例所述的车辆零部件耐久试验次数的计算方法的流程图；
图5为本发明一个实施例所述的车辆零部件耐久试验次数的计算装置的方框示意图；
图6为本发明实施例所述的电子设备的方框示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是根据本发明实施例的车辆零部件耐久试验次数的计算方法的流程图。
如图1所示，根据本发明实施例的车辆零部件耐久试验次数的计算方法，包括以下步骤：
步骤S101，获取车辆的整车生命周期内路谱数据，并从路谱数据中提取零部件载荷谱。
进一步地，在一些实施例中，从路谱数据中提取零部件载荷谱，包括：从路谱数据中提取挡位-转速信息、挡位-扭矩信息、挡位-油压信息；基于挡位-转速信息、挡位-扭矩信息、挡位-油压信息分析得到零部件载荷谱。
应当理解的是，如图3所示，本申请实施例可以根据车辆的类型和车辆的整车生命周期内路谱数据，提取传动系统相应零部件的挡位-转速、挡位-扭矩、挡位-油压等载荷谱信息。
步骤S102，基于零部件载荷谱确认零部件用于仿真分析的第一试验工况，按照第一试验工况对零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取零部件在零部件载荷谱下的总损伤值。
应当理解的是，在步骤S101中获取到传动系统相应零部件的挡位-转速、挡位-扭矩、挡位-油压等载荷谱后，本申请实施例可以基于该载荷谱，如挡位-转速、挡位-扭矩、挡位-油压等确定第一试验工况，如转速工况、扭矩工况、油压工况等，本申请实施例可以基于第一试验工况对零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，其中，包括扭矩、油压及转速等因素。
进一步地，在一些实施例中，获取零部件在零部件载荷谱下的总损伤值，包括：将动态载荷谱与零部件仿真分析工况作比，计算载荷谱与零部件仿真分析工况的比例系数谱；将比例系数谱代入疲劳寿命分析模型，得到不同载荷谱下的零部件损伤值，并将不同载荷谱下的零部件损伤值累加得到总损伤值。其中，零部件仿真分析工况即为对零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析时所采用的第一试验工况。
具体地，本申请实施例可以依据零部件仿真分析工况(或严苛工况)分析结果，将动态载荷谱与零部件仿真分析工况作比，求得载荷谱与零部件仿真分析工况的比例系数谱，带入疲劳寿命分析软件(即代入疲劳寿命分析模型，可预先经过训练的得到)，得到不同载荷谱下零部件损伤，如图3所示，本申请实施例可以分别的得到转速工况下单次损伤、扭矩工况下单次损伤、油压工况下单次损伤，依据疲劳累计损伤理论中相对Miner法则可以得到总的零部件得损伤和(即总损伤值)，即总损伤值Df＝Ds+Dt+Dp。
由此，即可判定零部件是否满足设计要求，如不满足设计要求，及时进行优化设计，如满足要求则对试验工况下的零部件进行仿真分析，得到单次损伤值。
需要说明的是，相对Miner法则，即：对于同类零件，在类似的载荷谱下，具有类似的疲劳损伤数值。因此，使用同类零件，用类似载荷谱下的试验值进行寿命估算，就可以大大提高其寿命估算精度。这中方法称为相对Miner法则，其表达式为：
Figure BDA0003288110970000051
其中，Df为同类零件在类似载荷谱下的损伤和试验值。本申请中取Df为同类零件在类似载荷谱下的损伤和仿真值。
步骤S103，基于第二试验工况对零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取零部件在第二试验工况下的单次损伤值；根据单次损伤值计算累积至零部件载荷谱下的总损伤值的试验次数，作为试验目标次数。
其中，在一些实施例中，在获取零部件试验工况下的单次损伤值时，由当前试验设备与试验方法确定第二试验工况，其中，第一试验工况包含第二试验工况。
其中，第二试验工况为上述步骤S102中进行仿真分析时所采用的第一试验工况中的任意一种或者多种，具体的第二试验工况可以根据现有试验设备与试验方法进行确定，由此，在通过对第二试验工况下的零部件进行仿真分析后即可得到零部件在第二试验工况下的单次损伤值。
进一步地，根据单次损伤值计算累积至载荷谱下的总损伤值的试验次数，包括：根据第二试验工况下的单次损伤值按照相对Miner法则计算循环达到总损伤值所需的目标试验次数。
具体而言，在获取到单次损伤值后，本申请实施例可以按照相对Miner法则进行反向计算，得到现有试验的目标循环次数。需要说明的是，在按照相对Miner法则进行反向计算时，其计算方式与上述类似，为避免冗余在此不做详细赘述。
为便于本领域技术人员进一步了解本申请实施例的车辆零部件耐久试验次数的计算方法，下面结合图4进行详细说明。
如图4所示，该车辆零部件耐久试验次数的计算方法，包括以下步骤：：
S401，获取车辆全生命周期路谱载荷谱数据。
S402，变速箱内各零部件严苛工况静强度结构仿真分析。
S403，路谱载荷谱数据代入，计算零部件总损伤值。
需要说明的是，在得到零部件在路谱载荷谱数据下的总损伤值和后，判定零部件是否满足设计要求，如不满足设计要求，及时进行优化设计。
S404，试验设备选择与试验方法确定。
S405，确定零部件单次试验工况损伤。
S406，确定试验目标次数。
由此，通过CAE仿真技术用载荷谱分析和加载，预测寿命和及时反馈并优化设计，同时根据现有产品路谱载荷谱的数据，在有限的试验资源的基础上，简化试验设备与试验方法，缩减试验目标次数，大幅度压缩试验时间，快速完成产品有限寿命设计的验证，缩短开发周期。
根据本发明实施例的车辆零部件耐久试验次数的计算方法，可以获取车辆的整车生命周期内路谱数据，并从路谱数据中提取零部件载荷谱，并基于零部件载荷谱识别车辆零部件的仿真分析的第一试验工况，按照第一试验工况对零部值件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤分析，获取零部件在载荷谱下的总损伤值；根据零部件在单次试验工况下的单次损伤值，计算累积至载荷谱下的总损伤值的试验次数，作为试验目标次数。由此，解决了相关技术在产品研制过程中的两个难题：1、在产品设计完成后需要对零部件进行大量的台架试验和整车耐久性试验，不仅对试验设备要求高而且试验费用高、周期长；2、疲劳破坏问题往往出现在设计完成之后，设计更难度大、成本高等，并且本申请可以快速处理数据，在确定最终试验目标次数的计算过程中，可以根据总损伤值判断当前产品设计状态，当总损伤值超过设计要求的总损伤值时，可以及时反馈并优化设计，简化设计流程，对试验设备要求低，降低时间与成本的投入。
进一步地，如图5所示，本发明的实施例还公开了一种车辆零部件耐久试验次数的计算装置10，其包括：提取模块100、获取模块200和计算模块300。
具体而言，提取模块100用于获取车辆的整车生命周期内路谱数据，并从路谱数据中提取零部件载荷谱；
获取模块200用于基于零部件载荷谱确认零部件用于仿真分析的第一试验工况，按照第一试验工况对零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取零部件在零部件载荷谱下的总损伤值；以及
计算模块300用于基于第二试验工况对零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取零部件在第二试验工况下的单次损伤值；根据单次损伤值计算累积至零部件载荷谱下的总损伤值的试验次数，作为试验目标次数。
进一步地，提取模块100具体用于：
从路谱数据中提取挡位-转速信息、挡位-扭矩信息、挡位-油压信息；
基于挡位-转速信息、挡位-扭矩信息、挡位-油压信息分析得到零部件载荷谱。
进一步地，获取模块200具体用于：
将动态载荷谱与零部件仿真分析工况作比，计算载荷谱与零部件仿真分析工况的比例系数谱。
将比例系数谱代入疲劳寿命分析模型，得到不同载荷谱下的零部件损伤值，并将不同载荷谱下的零部件损伤值累加得到总损伤值。
进一步地，在获取零部件试验工况下的单次损伤值时，由当前试验设备与试验方法确定第二试验工况，其中，第一试验工况包含第二试验工况。
进一步地，计算模块300具体用于：
根据第二试验工况下的单次损伤值按照相对Miner法则计算循环达到总损伤值所需的目标试验次数。
需要说明的是，本发明实施例的车辆零部件耐久试验次数的计算装置的具体实现方式与车辆零部件耐久试验次数的计算方法的具体实现方式类似，为了减少冗余，此处不做赘述。
根据本发明实施例的车辆零部件耐久试验次数的计算装置，可以获取车辆的整车生命周期内路谱数据，并从路谱数据中提取零部件载荷谱，并基于零部件载荷谱识别车辆零部件的仿真分析的第一试验工况，按照第一试验工况对零部值件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤分析，获取零部件在载荷谱下的总损伤值；根据零部件在单次试验工况下的单次损伤值，计算累积至载荷谱下的总损伤值的试验次数，作为试验目标次数。由此，解决了相关技术在产品研制过程中的两个难题：1、在产品设计完成后需要对零部件进行大量的台架试验和整车耐久性试验，不仅对试验设备要求高而且试验费用高、周期长；2、疲劳破坏问题往往出现在设计完成之后，设计更难度大、成本高等，并且本申请可以快速处理数据，在确定最终试验目标次数的计算过程中，可以根据总损伤值判断当前产品设计状态，当总损伤值超过设计要求的总损伤值时，可以及时反馈并优化设计，简化设计流程，对试验设备要求低，降低时间与成本的投入。
进一步地，图6为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器601、处理器602及存储在存储器601上并可在处理器602上运行的计算机程序。
处理器602执行程序时实现上述实施例中提供的车辆零部件耐久试验次数的计算方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口603，用于存储器601和处理器602之间的通信。
存储器601，用于存放可在处理器602上运行的计算机程序。
存储器601可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器601、处理器602和通信接口603独立实现，则通信接口603、存储器601和处理器602可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器601、处理器602及通信接口603，集成在一块芯片上实现，则存储器601、处理器602及通信接口603可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器602可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的车辆零部件耐久试验次数的计算方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆零部件耐久试验次数的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取车辆的整车生命周期内路谱数据，并从所述路谱数据中提取零部件载荷谱；
基于所述零部件载荷谱确认零部件用于仿真分析的第一试验工况，按照所述第一试验工况对所述零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取所述零部件在所述零部件载荷谱下的总损伤值；
基于第二试验工况对所述零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取所述零部件在所述第二试验工况下的单次损伤值；根据所述单次损伤值计算累积至所述零部件载荷谱下的总损伤值的试验次数，作为试验目标次数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述路谱数据中提取所述零部件载荷谱，包括：
从所述路谱数据中提取挡位-转速信息、挡位-扭矩信息、挡位-油压信息；
基于所述挡位-转速信息、所述挡位-扭矩信息、所述挡位-油压信息分析得到所述零部件载荷谱。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取零部件在所述零部件载荷谱下的总损伤值，包括：
将动态载荷谱与零部件仿真分析工况作比，计算所述载荷谱与所述零部件仿真分析工况的比例系数谱；
将所述比例系数谱代入疲劳寿命分析模型，得到不同载荷谱下的零部件损伤值，并将所述不同载荷谱下的零部件损伤值累加得到所述总损伤。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，在获取所述零部件试验工况下的单次损伤值时，由当前试验设备与试验方法确定所述第二试验工况，其中，所述第一试验工况包含所述第二试验工况。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述单次损伤值计算累积至载荷谱下的总损伤值的试验次数，包括：
根据所述第二试验工况下的单次损伤值按照相对Miner法则计算循环达到所述总损伤值所需的目标试验次数。
6.一种车辆零部件耐久试验次数的计算装置，其特征在于，包括：
提取模块，用于获取车辆的整车生命周期内路谱数据，并从所述路谱数据中提取零部件载荷谱；
获取模块，用于基于所述零部件载荷谱确认零部件用于仿真分析的第一试验工况，按照所述第一试验工况对所述零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取所述零部件在所述零部件载荷谱下的总损伤值；以及
计算模块，用于基于第二试验工况对所述零部件进行静强度结构仿真分析与疲劳损伤仿真分析，获取所述零部件在所述第二试验工况下的单次损伤值；根据所述单次损伤值计算累积至所述零部件载荷谱下的总损伤值的试验次数，作为试验目标次数。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述提取模块，具体用于：
从所述路谱数据中提取挡位-转速信息、挡位-扭矩信息、挡位-油压信息；
基于所述挡位-转速信息、所述挡位-扭矩信息、所述挡位-油压信息分析得到所述零部件载荷谱。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块，具体用于：
将动态载荷谱与零部件仿真分析工况作比，计算所述载荷谱与所述零部件仿真分析工况的比例系数谱。
将所述比例系数谱代入疲劳寿命分析模型，得到不同载荷谱下的零部件损伤值，并将所述不同载荷谱下的零部件损伤值累加得到所述总损伤值。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理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，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-5任一项所述的一种车辆零部件耐久试验次数的计算方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的一种车辆零部件耐久试验次数的计算方法。
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