CN116735235A - 一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统 - Google Patents

一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统 Download PDF

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符素敏
陈平
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Abstract

本发明涉及汽车零件检测技术领域，具体公开了一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统，本发明通过在测试过程中于测试车桥上获取与预设第一位移曲线相似的第二位移曲线，然后重复进行测试，测试过程中实时的观察第二位移曲线直到第二位移曲线与第一位移曲线出现较大差距，从而获取测试车桥在预设状态受到重复的瞬时载荷情况下的疲劳极限，可以作为车桥测试过程中的参数补充，能够更全面的获取车桥的检测结构，此外本实施例提供的测试过程，是对状态监测模块获取的数据进行直接的比对，从而极大的减小了数据转化以及获取过程中测量精度带来的误差影响。

Description

一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统
技术领域
本发明涉及汽车零件检测技术领域，具体的，涉及一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统。
背景技术
车桥是车辆必须的关键零部件之一，汽车在行驶过程中，尤其是在起步过猛或紧急制动时，车桥内各机件都承受很大的冲击负荷。为保证车桥的正常工作，除了对其内部各机构和零件有一定的技术要求外，在装配精度上还有特殊的要求。但是，随着汽车行驶里程的增加，车桥各机构零件的技术状况将逐渐变差，导致出现各种故障，车桥一般常见故障有发响和发热。
车桥的载荷检测是车桥性能检测的方式之一，可以对车桥的极限状态进行检测，其原理在于通过施加一定载荷下的关键点形变量反应负载状态，如在公开号为CN115575137 A的中国发明，其通过架板的底部设置有试验电动缸，通过试验电动缸下压车桥，从而对车桥的载荷能力进行检测试验，普通的下压检测的能够对车桥的极限载荷进行测试，测试获得的极限载荷数据是基于关键点的形变量获取的，也就是说，最终的实验结果会极大程度受到形变量检测的设备精度的影响，此外，车桥在实际使用时并不会长时间受到极限载荷的作用，对应的会经常性的受到在车辆行进过程中的起伏带来的瞬时载荷，单一的极限载荷的检测在收到形变量检测的设备精度的影响的情况下不能完全体现车桥的强度状态。
为了摆脱实验结果收到形变量检测的设备精度的影响同时车桥的强度检测维度过于单一的问题，本发明提出一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统，解决以下技术问题：
如何摆脱实验结果收到形变量检测的设备精度的影响同时车桥的强度检测维度过于单一的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统，包括：
状态监测模块，用于持续的获取车桥多个关键点的形变数据；
载荷模块，其用于向车桥施加载荷；
预分析模块，将预设的关键点形变的第一位移曲线与检测过程中施加载荷产生对应关键点产生的第二位移曲线进行比对，生成比对结果；
控制模块，根据比对结果控制载荷模块重复的向车桥施加载荷的过程；
状态分析模块，将重复向车桥施加载荷的过程中每个完整过程产生的第二位移曲线与预设的第一位移曲线进行比对，生成检测结果。
通过上述技术方案：通过调整施加的载荷量以及从零施加的增量，在测试过程中于测试车桥上获取与预设第一位移曲线相似的第二位移曲线，然后重复进行测试，测试过程中实时的观察第二位移曲线直到第二位移曲线与第一位移曲线出现较大差距，从而获取测试车桥在预设状态受到重复的瞬时载荷情况下的疲劳极限，可以作为车桥测试过程中的参数补充，能够更全面的获取车桥的检测结构，此外本实施例提供的测试过程，是对状态监测模块获取的数据进行直接的比对，从而极大的减小了数据转化以及获取过程中测量精度带来的误差影响。
作为本发明的进一步技术方案：所述关键点的获取方式包括：
对车桥三维建模并进行有限元分析；
根据有限元分析的结果获取施加载荷状态下车桥上产生集中应力的区域；
从产生集中应力的区域中选择相对于车桥中心位置对称的点作为关键点。
作为本发明的进一步技术方案：所述预分析模块的比对过程包括：
将第一位移曲线与第二位移曲线放置在同一直角坐标系中，并使得第一位移曲线与第二位移曲线的起始点相重合；
获取第一位移曲线和第二位移曲线对应峰值点的坐标并进行比对；
比对结果包括第二位移曲线的峰值点落入第一位移曲线峰值点的重合区域以及第二位移曲线的峰值点超出第一位移曲线峰值点的重合区域，其中重合区域是以第一位移曲线峰值点为中心的呈竖直状态的直线区域。
作为本发明的进一步技术方案：根据比对结果控制载荷模块重复的向车桥施加载荷的过程包括：
若比对结果为第二位移曲线的峰值点超出第一位移曲线峰值点的重合区域，则获取横坐标的差值，根据横坐标差值获取第一位移曲线从起始点到达峰值的用时与第二位移曲线从起始点到达峰值的用时的时间差；
根据时间差，在维持载荷均匀增加的基础上，调整载荷的增量大小从而消除时间差；
消除时间差后，根据第一位移曲线施加的载荷调整测试过程中获取第二位移曲线施加的载荷，使得第二位移曲线的峰值点落入第一位移曲线峰值点的重合区域。
作为本发明的进一步技术方案：根据第一位移曲线施加的载荷调整测试过程中获取第二位移曲线施加的载荷的过程包括：
根据公式：
以及
获取修正力以/>为第二修正量获取第二位移曲线过程中新的载荷量；
其中为第一次修正量，y1是第一位移曲线峰值点的纵坐标，y2是测试过程中在施加与获取第一位移曲线相同载荷情况下获取第二位移曲线的峰值点纵坐标，y3是以/>进行第一次修正情况下获取的第二位移曲线峰值点的纵坐标，F1是获取第一位移曲线的载荷大小，δ为预设的比例系数；
再判断在载荷量为下获取的第二位移曲线峰值点是否落入重合区域内，若否则继续以公式(1)和公式(2)获取新的载荷量，直到新的载荷量下获取的第二位移曲线的峰值点落入重合区域内。
通过上述技术方案：提供了获取第二位移曲线载荷量调整的具体方案，该方案的目的在于以公式(1)和公式(2)进行一轮调整，从而相比于逐级调整极大程度上缩减调整次数，具体的，先进行第一次修正，根据第一次修正的结果获取修正力获取修正力/>过程中，以第一次修正为基础，进行第二次修正，两次修正为一轮修正过程，第二次修正是为了使峰值点更接近重合区域。
作为本发明的进一步技术方案：获取第二位移曲线的过程还包括：
获取新的载荷量下第二位移曲线与第一位移曲线的相似度R，并将相似度R与预设值R0进行比对；
若相似度R≥R0，则判断相似度不足，然后获取第二位移曲线与第一位移曲线之间的面积S，控制载荷量使得第二位移曲线的峰值点在重合区域内变化使得面积获取最小值；
若相似度R＜R0，则判断相似度足够。
通过上述技术方案：以曲线的相似度为基准，在相似度不足的情况下，通过控制载荷量使得第二位移曲线的峰值点在重合区域内变化使得面积获取最小值，从而使得曲线间的相似度更高，使得测试过程更能代表预设状态下的疲劳极限，便于实验室获取更加精准的测试结果。
作为本发明的进一步技术方案：所述状态分析模块的比对过程包括：
以新的载荷量和载荷增量在测试过程中均匀且重复的向车桥施加载荷；
获取重复过程中产生的第二位移曲线，获取最近N次重复过程中产生的数据；
根据公式：
获取偏差量P，其中Si是最近N次重复过程中第i次重复过程中第二位移曲线与第一位移曲线的面积；S0是重复过程开始时n次重复过程第二位移曲线与第一位移曲线的面积的均值。
作为本发明的进一步技术方案：将偏差量P与预设阈值P0进行比对；
若P≥P0，则判断测试车桥达到极限，记录循环当前循环次数；
若P＜P0，则判断测试车桥没有达到极限，继续进行循环。
作为本发明的进一步技术方案：所述重复向车桥施加载荷的过程中，两个相邻的重复动作的时间间隔相同，且时间间隔足够形变过程产生的热量向外传递。
本发明的有益效果：
(1)本发明调整施加的载荷量以及从零施加的增量，在测试过程中于测试车桥上获取与预设第一位移曲线相似的第二位移曲线，然后重复进行测试，测试过程中实时的观察第二位移曲线直到第二位移曲线与第一位移曲线出现较大差距，从而获取测试车桥在预设状态受到重复的瞬时载荷情况下的疲劳极限，可以作为车桥测试过程中的参数补充，能够更全面的获取车桥的检测结构，此外本实施例提供的测试过程，是对状态监测模块获取的数据进行直接的比对，从而极大的减小了数据转化以及获取过程中测量精度带来的误差影响。
(2)本发明以公式(1)和公式(2)进行一轮调整，从而相比于逐级调整极大程度上缩减调整次数，先进行第一次修正，根据第一次修正的结果获取修正力获取修正力过程中，以第一次修正为基础，进行第二次修正，两次修正为一轮修正过程，第二次修正是为了使峰值点更接近重合区域。
(3)本发明在相似度不足的情况下，通过控制载荷量使得第二位移曲线的峰值点在重合区域内变化使得面积获取最小值，从而使得曲线间的相似度更高，使得测试过程更能代表预设状态下的疲劳极限，便于实验室获取更加精准的测试结果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明模块逻辑关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，在一个实施例中，提供了一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统，包括：
状态监测模块，可以是贴片检测或者是光学检测，用于持续的获取车桥多个关键点的形变数据；
载荷模块，其用于向车桥施加载荷，载荷模块优选采用液压缸，便于控制；
预分析模块，将预设的关键点形变的第一位移曲线与检测过程中施加载荷产生对应关键点产生的第二位移曲线进行比对，生成比对结果；
控制模块，根据比对结果控制载荷模块重复的向车桥施加载荷的过程；
状态分析模块，将重复向车桥施加载荷的过程中每个完整过程产生的第二位移曲线与预设的第一位移曲线进行比对，生成检测结果。
通过上述技术方案：本实施例中，通过调整施加的载荷量以及从零施加的增量，在测试过程中于测试车桥上获取与预设第一位移曲线相似的第二位移曲线，然后重复进行测试，测试过程中实时的观察第二位移曲线直到第二位移曲线与第一位移曲线出现较大差距，从而获取测试车桥在预设状态受到重复的瞬时载荷情况下的疲劳极限，可以作为车桥测试过程中的参数补充，能够更全面的获取车桥的检测结构，此外本实施例提供的测试过程，是对状态监测模块获取的数据进行直接的比对，从而极大的减小了数据转化以及获取过程中测量精度带来的误差影响。
关键点的获取方式包括：
对车桥三维建模并进行有限元分析，需要注意的是，在建模过程中,根据计算精度的要求和建模规模,没有必要对车桥进行完整精确的建模,因此可以简化对结构的整体刚度和质量矩阵影响不大的部件，使有限元模型能够反映结构的主要特征，尽可能地缩小求解时间；
根据有限元分析的结果获取施加载荷状态下车桥上产生集中应力的区域；
从产生集中应力的区域中选择相对于车桥中心位置对称的点作为关键点，需要说明的是，位置对称指的是对称的两个关键点既中心对称又轴对称。
预分析模块的比对过程包括：
将第一位移曲线与第二位移曲线放置在同一直角坐标系中，并使得第一位移曲线与第二位移曲线的起始点相重合；
获取第一位移曲线和第二位移曲线对应峰值点的坐标并进行比对；
比对结果包括第二位移曲线的峰值点落入第一位移曲线峰值点的重合区域以及第二位移曲线的峰值点超出第一位移曲线峰值点的重合区域，其中重合区域是以第一位移曲线峰值点为中心的呈竖直状态的直线区域。
根据比对结果控制载荷模块重复的向车桥施加载荷的过程包括：
若比对结果为第二位移曲线的峰值点超出第一位移曲线峰值点的重合区域，则获取横坐标的差值，根据横坐标差值获取第一位移曲线从起始点到达峰值的用时与第二位移曲线从起始点到达峰值的用时的时间差；
根据时间差，在维持载荷均匀增加的基础上，调整载荷的增量大小从而消除时间差；
消除时间差后，根据第一位移曲线施加的载荷调整测试过程中获取第二位移曲线施加的载荷，使得第二位移曲线的峰值点落入第一位移曲线峰值点的重合区域。
根据第一位移曲线施加的载荷调整测试过程中获取第二位移曲线施加的载荷的过程包括：
根据公式：
以及
获取修正力以/>为第二修正量获取第二位移曲线过程中新的载荷量；
其中为第一次修正量，y1是第一位移曲线峰值点的纵坐标，y2是测试过程中在施加与获取第一位移曲线相同载荷情况下获取第二位移曲线的峰值点纵坐标，y3是以/>进行第一次修正情况下获取的第二位移曲线峰值点的纵坐标，F1是获取第一位移曲线的载荷大小，δ为预设的比例系数，属于经验常数，根据第一次修正和第二次修正的结果进行确定；
再判断在载荷量为下获取的第二位移曲线峰值点是否落入重合区域内，若否则继续以公式(1)和公式(2)获取新的载荷量，直到新的载荷量下获取的第二位移曲线的峰值点落入重合区域内。
通过上述技术方案：本实施例中，提供了获取第二位移曲线载荷量调整的具体方案，该方案的目的在于以公式(1)和公式(2)进行一轮调整，从而相比于逐级调整极大程度上缩减调整次数，具体的，先进行第一次修正，根据第一次修正的结果获取修正力获取修正力/>过程中，以第一次修正为基础，进行第二次修正，两次修正为一轮修正过程，第二次修正是为了使峰值点更接近重合区域。
获取第二位移曲线的过程还包括：
获取新的载荷量下第二位移曲线与第一位移曲线的相似度R，并将相似度R与预设值R0进行比对，曲线的相似度的计算方式为现有技术，优选为均方根算法，其具体过程不做赘述；
若相似度R≥R0，则判断相似度不足，然后获取第二位移曲线与第一位移曲线之间的面积S，控制载荷量使得第二位移曲线的峰值点在重合区域内变化使得面积获取最小值；
若相似度R＜R0，则判断相似度足够。
通过上述技术方案：本实施例中，以曲线的相似度为基准。在相似度不足的情况下，通过控制载荷量使得第二位移曲线的峰值点在重合区域内变化使得面积获取最小值，从而使得曲线间的相似度更高，使得测试过程更能代表预设状态下的疲劳极限，便于实验室获取更加精准的测试结果。
状态分析模块的比对过程包括：
以新的载荷量和载荷增量在测试过程中均匀且重复的向车桥施加载荷；
获取重复过程中产生的第二位移曲线，获取最近N次重复过程中产生的数据；
根据公式：
获取偏差量P，其中Si是最近N次重复过程中第i次重复过程中第二位移曲线与第一位移曲线的面积；S0是重复过程开始时n次重复过程第二位移曲线与第一位移曲线的面积的均值。
将偏差量P与预设阈值P0进行比对；
若P≥P0，则判断测试车桥达到极限，记录循环当前循环次数；
若P＜P0，则判断测试车桥没有达到极限，继续进行循环。
重复向车桥施加载荷的过程中，两个相邻的重复动作的时间间隔相同，且时间间隔足够形变过程产生的热量向外传递。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统，其特征在于，包括：
状态监测模块，用于持续的获取车桥多个关键点的形变数据；
载荷模块，其用于向车桥施加载荷；
预分析模块，将预设的关键点形变的第一位移曲线与检测过程中施加载荷产生对应关键点产生的第二位移曲线进行比对，生成比对结果；
控制模块，根据比对结果控制载荷模块重复的向车桥施加载荷的过程；
状态分析模块，将重复向车桥施加载荷的过程中每个完整过程产生的第二位移曲线与预设的第一位移曲线进行比对，生成检测结果。
2.根据权利要求1所述的一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统，其特征在于，所述关键点的获取方式包括：
对车桥三维建模并进行有限元分析，需要注意的是，在建模过程中,根据计算精度的要求和建模规模,没有必要对车桥进行完整精确的建模,因此可以简化对结构的整体刚度和质量矩阵影响不大的部件，使有限元模型能够反映结构的主要特征，尽可能地缩小求解时间；
根据有限元分析的结果获取施加载荷状态下车桥上产生集中应力的区域；
从产生集中应力的区域中选择相对于车桥中心位置对称的点作为关键点，需要说明的是，位置对称指的是对称的两个关键点既中心对称又轴对称。
3.根据权利要求1所述的一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统，其特征在于，所述预分析模块的比对过程包括：
将第一位移曲线与第二位移曲线放置在同一直角坐标系中，并使得第一位移曲线与第二位移曲线的起始点相重合；
获取第一位移曲线和第二位移曲线对应峰值点的坐标并进行比对；
比对结果包括第二位移曲线的峰值点落入第一位移曲线峰值点的重合区域以及第二位移曲线的峰值点超出第一位移曲线峰值点的重合区域，其中重合区域是以第一位移曲线峰值点为中心的呈竖直状态的直线区域。
4.根据权利要求1所述的一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统，其特征在于，根据比对结果控制载荷模块重复的向车桥施加载荷的过程包括：
若比对结果为第二位移曲线的峰值点超出第一位移曲线峰值点的重合区域，则获取横坐标的差值，根据横坐标差值获取第一位移曲线从起始点到达峰值的用时与第二位移曲线从起始点到达峰值的用时的时间差；
根据时间差，在维持载荷均匀增加的基础上，调整载荷的增量大小从而消除时间差；
消除时间差后，根据第一位移曲线施加的载荷调整测试过程中获取第二位移曲线施加的载荷，使得第二位移曲线的峰值点落入第一位移曲线峰值点的重合区域。
5.根据权利要求4所述的一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统，其特征在于，根据第一位移曲线施加的载荷调整测试过程中获取第二位移曲线施加的载荷的过程包括：
根据公式：
以及
获取修正力以/>为第二修正量获取第二位移曲线过程中新的载荷量；
其中为第一次修正量，y1是第一位移曲线峰值点的纵坐标，y2是测试过程中在施加与获取第一位移曲线相同载荷情况下获取第二位移曲线的峰值点纵坐标，y3是以/>进行第一次修正情况下获取的第二位移曲线峰值点的纵坐标，F1是获取第一位移曲线的载荷大小，δ为预设的比例系数；
再判断在载荷量为下获取的第二位移曲线峰值点是否落入重合区域内，若否则继续以公式(1)和公式(2)获取新的载荷量，直到新的载荷量下获取的第二位移曲线的峰值点落入重合区域内。
6.根据权利要求5所述的一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统，其特征在于，获取第二位移曲线的过程还包括：
获取新的载荷量下第二位移曲线与第一位移曲线的相似度R，并将相似度R与预设值R0进行比对；
若相似度R≥R0，则判断相似度不足，然后获取第二位移曲线与第一位移曲线之间的面积S，控制载荷量使得第二位移曲线的峰值点在重合区域内变化使得面积获取最小值；
若相似度R＜R0，则判断相似度足够。
7.根据权利要求6所述的一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统，其特征在于，所述状态分析模块的比对过程包括：
以新的载荷量和载荷增量在测试过程中均匀且重复的向车桥施加载荷；
获取重复过程中产生的第二位移曲线，获取最近N次重复过程中产生的数据；
根据公式：
获取偏差量P，其中Si是最近N次重复过程中第i次重复过程中第二位移曲线与第一位移曲线的面积；S0是重复过程开始时n次重复过程第二位移曲线与第一位移曲线的面积的均值。
8.根据权利要求7所述的一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统，其特征在于，将偏差量P与预设阈值P0进行比对；
若P≥P0，则判断测试车桥达到极限，记录循环当前循环次数；
若P＜P0，则判断测试车桥没有达到极限，继续进行循环。
9.根据权利要求1所述的一种车桥载荷及其负载状态检测控制系统，其特征在于，所述重复向车桥施加载荷的过程中，两个相邻的重复动作的时间间隔相同，且时间间隔足够形变过程产生的热量向外传递。
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