CN117494427A - 发动机悬置支托架寿命计算方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

发动机悬置支托架寿命计算方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN117494427A CN202311451735.1A CN202311451735A CN117494427A CN 117494427 A CN117494427 A CN 117494427A CN 202311451735 A CN202311451735 A CN 202311451735A CN 117494427 A CN117494427 A CN 117494427A
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石裕辉
曾令贤
朱正发
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Abstract

本发明公开了一种发动机悬置支托架寿命计算方法、装置、设备及存储介质，所述方法通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对加速度信号进行处理，获得位移信号；根据位移信号确定发动机悬置支托架所受的动态力，根据动态力获得时间域的力载荷信号；在仿真模型中建立与发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将力载荷信号输入柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据模态应力和模态坐标确定发动机悬置支托架的使用寿命；能够降低了发动机悬置支托架寿命计算周期，降低了测试成本，通过虚拟和实际的结合，可以更好的反应车架的实际受力情况，保证了数据的准确性，提高了发动机悬置支托架寿命计算的速度和效率。

Description

发动机悬置支托架寿命计算方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及发动机悬置技术领域，尤其涉及一种发动机悬置支托架寿命计算方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
现有技术中对悬置系统支架、托架的寿命分析停留在强度分析阶段，通过仿真分析在支架上X，Y，Z方向施加几倍于支架的力(例如±10g，±12g)，根据最大应力判断支架、托架是否满足耐久的要求，将装有发动机悬置系统的车架总成固定在平台上；通过载荷动力工装循环对发动机悬置系统施加前方向和后方向的载荷，安装激励工装，对发动机悬置系统进行耐久验证，通过整车可靠性试验来验证悬置系统支托架寿命。
但是现有技术存在以下缺点：
1、依托整车可靠性试验来验证零件的耐久性能，周期长，成本高。
2、台架耐久试验：①按照给定的载荷，固定的试验频率进行疲劳试验，与托架实际承受的载荷有一定的差别；②通过虚拟仿真得到虚拟载荷谱，与实际有一定的差距。
3、不同品系的车型的道路载荷谱不同，现有的方案未考虑车型品系的差异。
4、载荷采集方式：使用三分力传感器需要对支架重新设计，将传感器和支架相结合为一个整体，支架改制后的刚度与原始支架可能无法保持一致，如果采用贴应变片的方式，也需要对悬置支架重新设计，并且难以实现所组的桥在三个方向上能够完全解耦。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种发动机悬置支托架寿命计算方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术中需要依托整车可靠性试验来验证整车零件耐久性能，周期长，成本高，且单独虚拟仿真耐久试验与托架实际载荷差距较大，且未考虑车型品系的差异，载荷采集需重新设计的技术问题。
第一方面，本发明提供一种发动机悬置支托架寿命计算方法，所述发动机悬置支托架寿命计算方法包括以下步骤：
通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号；
根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号；
在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
可选地，所述通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号，包括：
通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的悬置处测点的加速度信号；
去掉所述加速度信号中的尖角和毛刺，获得处理后的处理信号；
对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据，对所述频域数据进行二次积分，获得位移信号。
可选地，所述对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据，对所述频域数据进行二次积分，获得位移信号，包括：
对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据；
对所述频域数据进行二次积分，通过下式获得位移信号：
其中，X为所述位移信号，Γ为积分符号，t为时间，a(τ)为时域的加速度信号，dτ为时间的微变量，A(ω)为频域位移数据，j为单位虚数，ω为频率，A(0)为频率为0时的位移值，δ(ω)为单位脉冲函数。
可选地，所述根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号，包括：
根据所述位移信号通过下式确定所述发动机悬置支托架所受的动态力：
F＝X(K-Mω2)
其中，F为所述发动机悬置支托架所受的动态力，K为悬置软垫的动刚度，X为所述位移信号，M为支托架的质量，ω2为频率的平方。
根据所述动态力获得时间域的力载荷信号。
可选地，所述根据所述动态力获得时间域的力载荷信号，包括：
获取所述动态力位于预设频域范围内的力信号，将所述力信号进行傅里叶逆变换，获得时间域的力载荷信号。
可选地，所述在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命，包括：
在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架中的车架模型和悬置模型对应的柔性体模型；
将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，通过求解下式获得各阶模态的模态坐标：
其中，为模态向量矩阵，ε(t)为模态坐标，u(t)为模态位移，T为矩阵转置的符号，M为质量矩阵，/>为模态坐标的二次方，K为刚度矩阵，P(t)为所述力载荷信号中的力向量，t为时间；
将各阶模态的模态坐标进行叠加计算，获得模态应力，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
可选地，所述将各阶模态的模态坐标进行叠加计算，获得模态应力，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命，包括：
将各阶模态的模态坐标通过下式进行叠加计算，获得模态应力：
其中，M为模态质量，ü(t)模态位移的二次方，K为模态矩阵，u(t)为模态位移，F(t)模态力；
根据所述模态应力和所述模态坐标进行结构疲劳分析，获得疲劳分析结果，根据所述疲劳分析结果确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
第二方面，为实现上述目的，本发明还提出一种发动机悬置支托架寿命计算装置，所述发动机悬置支托架寿命计算装置包括：
信号采集处理模块，用于通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号；
力载荷获取模块，用于根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号；
寿命计算模块，用于在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
第三方面，为实现上述目的，本发明还提出一种发动机悬置支托架寿命计算设备，所述发动机悬置支托架寿命计算设备包括：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发动机悬置支托架寿命计算程序，所述发动机悬置支托架寿命计算程序配置为实现如上文所述的发动机悬置支托架寿命计算方法的步骤。
第四方面，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有发动机悬置支托架寿命计算程序，所述发动机悬置支托架寿命计算程序被处理器执行时实现如上文所述的发动机悬置支托架寿命计算方法的步骤。
本发明提出的发动机悬置支托架寿命计算方法，通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号；根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号；在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命；能够不需要依托整车可靠性试验验证零件的耐久性能，降低了发动机悬置支托架寿命计算周期，降低了测试成本，且适用于多种车型品系，不需要反复重新设计仿真模型，降低了分析成本，通过虚拟和实际的结合，可以更好的反应车架的实际受力情况，保证了数据的准确性，提升了使用寿命分析效率，提高了发动机悬置支托架寿命计算的速度和效率。
附图说明
图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图；
图2为本发明发动机悬置支托架寿命计算方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明发动机悬置支托架寿命计算方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明发动机悬置支托架寿命计算方法中车架传感器数据采集示意图；
图5为本发明发动机悬置支托架寿命计算方法中寿命计算流程示意图；
图6为本发明发动机悬置支托架寿命计算装置第一实施例的功能模块图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的解决方案主要是：通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号；根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号；在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命；能够不需要依托整车可靠性试验验证零件的耐久性能，降低了发动机悬置支托架寿命计算周期，降低了测试成本，且适用于多种车型品系，不需要反复重新设计仿真模型，降低了分析成本，通过虚拟和实际的结合，可以更好的反应车架的实际受力情况，保证了数据的准确性，提升了使用寿命分析效率，提高了发动机悬置支托架寿命计算的速度和效率，解决了现有技术中需要依托整车可靠性试验来验证整车零件耐久性能，周期长，成本高，且单独虚拟仿真耐久试验与托架实际载荷差距较大，且未考虑车型品系的差异，载荷采集需重新设计的技术问题。
参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。
如图1所示，该设备可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如Wi-Fi接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(Non-Volatile Memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的设备结构并不构成对该设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作装置、网络通信模块、用户接口模块以及发动机悬置支托架寿命计算程序。
本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的发动机悬置支托架寿命计算程序，并执行以下操作：
通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号；
根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号；
在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的发动机悬置支托架寿命计算程序，还执行以下操作：
通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的悬置处测点的加速度信号；
去掉所述加速度信号中的尖角和毛刺，获得处理后的处理信号；
对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据，对所述频域数据进行二次积分，获得位移信号。
本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的发动机悬置支托架寿命计算程序，还执行以下操作：
对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据；
对所述频域数据进行二次积分，通过下式获得位移信号：
其中，X为所述位移信号，Γ为积分符号，t为时间，a(τ)为时域的加速度信号，dτ为时间的微变量，A(ω)为频域位移数据，j为单位虚数，ω为频率，A(0)为频率为0时的位移值，δ(ω)为单位脉冲函数。
本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的发动机悬置支托架寿命计算程序，还执行以下操作：
根据所述位移信号通过下式确定所述发动机悬置支托架所受的动态力：
F＝X(K-Mω2)
其中，F为所述发动机悬置支托架所受的动态力，K为悬置软垫的动刚度，X为所述位移信号，M为支托架的质量，ω2为频率的平方。
根据所述动态力获得时间域的力载荷信号。
本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的发动机悬置支托架寿命计算程序，还执行以下操作：
获取所述动态力位于预设频域范围内的力信号，将所述力信号进行傅里叶逆变换，获得时间域的力载荷信号。
本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的发动机悬置支托架寿命计算程序，还执行以下操作：
在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架中的车架模型和悬置模型对应的柔性体模型；
将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，通过求解下式获得各阶模态的模态坐标：
其中，为模态向量矩阵，ε(t)为模态坐标，u(t)为模态位移，T为矩阵转置的符号，M为质量矩阵，/>为模态坐标的二次方，K为刚度矩阵，P(t)为所述力载荷信号中的力向量，t为时间；
将各阶模态的模态坐标进行叠加计算，获得模态应力，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的发动机悬置支托架寿命计算程序，还执行以下操作：
将各阶模态的模态坐标通过下式进行叠加计算，获得模态应力：
Mü(t)+Ku(t)＝F(t)
其中，M为模态质量，ü(t)模态位移的二次方，K为模态矩阵，u(t)为模态位移，F(t)模态力；
根据所述模态应力和所述模态坐标进行结构疲劳分析，获得疲劳分析结果，根据所述疲劳分析结果确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
本实施例通过上述方案，通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号；根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号；在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命；能够不需要依托整车可靠性试验验证零件的耐久性能，降低了发动机悬置支托架寿命计算周期，降低了测试成本，且适用于多种车型品系，不需要反复重新设计仿真模型，降低了分析成本，通过虚拟和实际的结合，可以更好的反应车架的实际受力情况，保证了数据的准确性，提升了使用寿命分析效率，提高了发动机悬置支托架寿命计算的速度和效率。
基于上述硬件结构，提出本发明发动机悬置支托架寿命计算方法实施例。
参照图2，图2为本发明发动机悬置支托架寿命计算方法第一实施例的流程示意图。
在第一实施例中，所述发动机悬置支托架寿命计算方法包括以下步骤：
步骤S10、通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号。
需要说明的是，通过加速度传感器可以采集当前待测试车辆的发动机悬置支托架的加速度信号，加速度信号的采集可以在一个完整的循环公开下采集，当然也可以在待测试车辆行驶时实时采集，本实施例对此不加以限制，进而对所述加速度信号进行处理，获得位移信号。
在具体实现中，以载货车为例，可靠性试验行驶顺序：高速、工况、山区、坏路，其中坏路受到的冲击大，发生损坏的概率高；试验场对坏路路段进行分解，其中载荷采集按照表格1所示进行采集。
表1
路段 石块路 卵石路 扭曲路 搓板路 连接路 总计/Km
长度 3878 400 120 400 3435 8233
其中一个完整的循环工况8.233Km。
步骤S20、根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号。
可以理解的是，根据所述位移信号可以计算所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力可以确定时间域的力载荷信号。
进一步的，所述步骤S20具体包括以下步骤：
根据所述位移信号通过下式确定所述发动机悬置支托架所受的动态力：
F＝X(K-Mω2)
其中，F为所述发动机悬置支托架所受的动态力，K为悬置软垫的动刚度，X为所述位移信号，M为支托架的质量，ω2为频率的平方。
根据所述动态力获得时间域的力载荷信号。
在具体实现中，悬置的无阻尼运动微分方程为：
其中，M为悬置系统的质量矩阵，K为为悬置系统的刚度矩阵，F(t)为悬置系统所受的激励力。
应当理解的是，通过上述公式支架所受动态力，K为悬置软垫的动刚度，可以通过台架试验获得，实际工程计算过程中，通常忽略Mω2项。
进一步的，所述根据所述动态力获得时间域的力载荷信号，包括以下步骤：
获取所述动态力位于预设频域范围内的力信号，将所述力信号进行傅里叶逆变换，获得时间域的力载荷信号。
可以理解的是，得到频域范围内的力信号，之后通过逆傅里叶变换，可以得到时间域的力载荷信号。
步骤S30、在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
应当理解的是，在仿真模型中可以建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，柔性体模型可以更好的反应车架的实际受力情况，施加在支架上的载荷既有来自有不同路况通过车架传递给支架的，也有发动机本身振动传递的载荷；将所述力载荷信号输入所述柔性体模型后，可以获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
进一步的，所述步骤S30包括以下步骤：
在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架中的车架模型和悬置模型对应的柔性体模型；
将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，通过求解下式获得各阶模态的模态坐标：
其中，为模态向量矩阵，ε(t)为模态坐标，u(t)为模态位移，T为矩阵转置的符号，M为质量矩阵，/>为模态坐标的二次方，K为刚度矩阵，P(t)为所述力载荷信号中的力向量，t为时间；
将各阶模态的模态坐标进行叠加计算，获得模态应力，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
需要说明的是，Creo(PRO/E)是美国PTC公司于2010年10月推出CAD设计软件包，ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析(FEA)软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程(CAE)软件，能与多数计算机辅助设计(CAD，computer Aided design)软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN、Algor、I－DEAS、AutoCAD等，是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
可以理解的是，通过上述求解公式，可以得到各阶模态的模态坐标。
在具体实现中，可以将CREO建立的车架模型导入ANYSYS中，建立车架柔性体模型，之后将悬置系统模型导入ANSYS，建立车架+悬置系统的分析模型。
进一步的，所述将各阶模态的模态坐标进行叠加计算，获得模态应力，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命，包括以下步骤：
将各阶模态的模态坐标通过下式进行叠加计算，获得模态应力：
Mü(t)+Ku(t)＝F(t)
其中，M为模态质量，ü(t)模态位移的二次方，K为模态矩阵，u(t)为模态位移，F(t)模态力；
根据所述模态应力和所述模态坐标进行结构疲劳分析，获得疲劳分析结果，根据所述疲劳分析结果确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
需要说明的是，根据所述模态应力和所述模态坐标可以对发动机进行结构疲劳分析，进而获得疲劳分析结果，确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
在具体实现中，通过将各阶模态向量合模态坐标根据上述公式进行叠加计算，求得的应力云图，可以看出寿命最小点发生在托架和兜粱连接位置，将实测的载荷谱导入到有限元模型中，计算车架+悬置系统的模态应力及模态坐标，之后运用模态应力叠加进行疲劳计算，一般的，寿命最小点发生在托架和兜粱连接位置，在实际操作中，还可以在试验场对待测试车辆进行测试，试验场获得的试验数据可以对结果进行对标，进而确保计算结果与实际的误差在要求的范围内。
本实施例通过上述方案，通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号；根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号；在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命；能够不需要依托整车可靠性试验验证零件的耐久性能，降低了发动机悬置支托架寿命计算周期，降低了测试成本，且适用于多种车型品系，不需要反复重新设计仿真模型，降低了分析成本，通过虚拟和实际的结合，可以更好的反应车架的实际受力情况，保证了数据的准确性，提升了使用寿命分析效率，提高了发动机悬置支托架寿命计算的速度和效率。
进一步地，图3为本发明发动机悬置支托架寿命计算方法第二实施例的流程示意图，如图3所示，基于第一实施例提出本发明发动机悬置支托架寿命计算方法第二实施例，在本实施例中，所述步骤S10具体包括以下步骤：
步骤S11、通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的悬置处测点的加速度信号。
需要说明的是，通过加速度传感器可以采集发动机悬置支托架的悬置处各个测点的加速度信号。
在具体实现中，参见图4，图4为本发明发动机悬置支托架寿命计算方法中车架传感器数据采集示意图，如图4所示，可以通过三向加速度传感器采集加速度信号，当然也可以是两轴传感器，或者其他类型的传感器，本实施例对此不加以限制；对采集通道进行确认，悬置处的悬上、悬下分别设计测点，前后4个悬置总共8个点，车架前后4个点(R1、R4、L1、L4)，总共12个点；采用三向加速度传感器，粘贴在悬置支架、托架以及车架上，采集加速度信号。
步骤S12、去掉所述加速度信号中的尖角和毛刺，获得处理后的处理信号。
可以理解的是，将采集到的信号进行处理，去尖角和毛刺后，可以获得处理后的处理信号。
步骤S13、对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据，对所述频域数据进行二次积分，获得位移信号。
应当理解的是，处理后的数据通过傅里叶变换，转换为频域，之后对加速度进行二次积分，得到位移信号，对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据，对所述频域数据进行二次积分，获得位移信号，在频域内进行积分得到位移信号的算法，通过消除频域内积分时的误差，得到准确的位移信号。
进一步的，所述步骤S13包括以下步骤：
对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据；
对所述频域数据进行二次积分，通过下式获得位移信号：
其中，X为所述位移信号，Γ为积分符号，t为时间，a(τ)为时域的加速度信号，dτ为时间的微变量，A(ω)为频域位移数据，j为单位虚数，ω为频率，A(0)为频率为0时的位移值，δ(ω)为单位脉冲函数。
可以理解的是，对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据，对所述频域数据进行二次积分，通过上述公式计算可以获得位移信号。
在具体实现中，参照图5，图5为本发明发动机悬置支托架寿命计算方法中寿命计算流程示意图，如图5所示，在试验场依次进行路谱分解，载荷采集载荷处理的步骤，在设计数据输入到有限元模型后，可以根据模态应力和模态坐标进行模态应力叠加，进而进行疲劳计算，最后可以将试验结果和疲劳计算结果进行对标，本实施例可以通过贴加速度传感器在悬上悬下支架，采集加速度信号，之后通过积分计算得到位移，再将相对位移乘以其悬置刚度系数得到力载荷，采用加速度信号在频域内进行积分得到位移信号的算法，通过消除频域内积分时的误差，得到准确的位移信号；通过模态坐标求解公式可以得到各阶模态的模态坐标，之后将各阶模态向量合模态坐标根据位移模态坐标转换公式进行叠加计算，将实测的载荷谱导入到有限元模型中，可以计算车架+悬置系统的模态应力及模态坐标，之后运用模态应力叠加进行疲劳计算，通过试验场的试验对结果进行对标，确保计算结果与实际的误差在要求的范围内。
本实施例通过上述方案，通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的悬置处测点的加速度信号；去掉所述加速度信号中的尖角和毛刺，获得处理后的处理信号；对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据，对所述频域数据进行二次积分，获得位移信号，能够通过消除频域内积分时的误差，得到准确的位移信号，保证了数据的准确性，提升了使用寿命分析效率。
相应地，本发明进一步提供一种发动机悬置支托架寿命计算装置。
参照图6，图6为本发明发动机悬置支托架寿命计算装置第一实施例的功能模块图。
本发明发动机悬置支托架寿命计算装置第一实施例中，该发动机悬置支托架寿命计算装置包括：
信号采集处理模块10，用于通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号。
力载荷获取模块20，用于根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号。
寿命计算模块30，用于在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
所述信号采集处理模块10，还用于通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的悬置处测点的加速度信号；去掉所述加速度信号中的尖角和毛刺，获得处理后的处理信号；对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据，对所述频域数据进行二次积分，获得位移信号。
所述信号采集处理模块10，还用于对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据；
对所述频域数据进行二次积分，通过下式获得位移信号：
其中，X为所述位移信号，Γ为积分符号，t为时间，a(τ)为时域的加速度信号，dτ为时间的微变量，A(ω)为频域位移数据，j为单位虚数，ω为频率，A(0)为频率为0时的位移值，δ(ω)为单位脉冲函数。
所述力载荷获取模块20，还用于根据所述位移信号通过下式确定所述发动机悬置支托架所受的动态力：
F＝X(K-Mω2)
其中，F为所述发动机悬置支托架所受的动态力，K为悬置软垫的动刚度，X为所述位移信号，M为支托架的质量，ω2为频率的平方。
根据所述动态力获得时间域的力载荷信号。
根据所述动态力获得时间域的力载荷信号。
所述力载荷获取模块20，还用于获取所述动态力位于预设频域范围内的力信号，将所述力信号进行傅里叶逆变换，获得时间域的力载荷信号。
所述寿命计算模块30，还用于在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架中的车架模型和悬置模型对应的柔性体模型；
将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，通过求解下式获得各阶模态的模态坐标：
其中，为模态向量矩阵，ε(t)为模态坐标，u(t)为模态位移，T为矩阵转置的符号，M为质量矩阵，/>为模态坐标的二次方，K为刚度矩阵，P(t)为所述力载荷信号中的力向量，t为时间；
将各阶模态的模态坐标进行叠加计算，获得模态应力，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命；
将各阶模态的模态坐标进行叠加计算，获得模态应力，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
所述寿命计算模块30，还用于
将各阶模态的模态坐标通过下式进行叠加计算，获得模态应力：
Mü(t)+Ku(t)＝F(t)
其中，M为模态质量，ü(t)模态位移的二次方，K为模态矩阵，u(t)为模态位移，F(t)模态力；
根据所述模态应力和所述模态坐标进行结构疲劳分析，获得疲劳分析结果，根据所述疲劳分析结果确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
其中，发动机悬置支托架寿命计算装置的各个功能模块实现的步骤可参照本发明发动机悬置支托架寿命计算方法的各个实施例，此处不再赘述。
此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有发动机悬置支托架寿命计算程序，所述发动机悬置支托架寿命计算程序被处理器执行时实现如下操作：
通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号；
根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号；
在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
进一步地，所述发动机悬置支托架寿命计算程序被处理器执行时还实现如下操作：
通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的悬置处测点的加速度信号；
去掉所述加速度信号中的尖角和毛刺，获得处理后的处理信号；
对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据，对所述频域数据进行二次积分，获得位移信号。
进一步地，所述发动机悬置支托架寿命计算程序被处理器执行时还实现如下操作：
对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据；
对所述频域数据进行二次积分，通过下式获得位移信号：
其中，X为所述位移信号，Γ为积分符号，t为时间，a(τ)为时域的加速度信号，dτ为时间的微变量，A(ω)为频域位移数据，j为单位虚数，ω为频率，A(0)为频率为0时的位移值，δ(ω)为单位脉冲函数。
进一步地，所述发动机悬置支托架寿命计算程序被处理器执行时还实现如下操作：
根据所述位移信号通过下式确定所述发动机悬置支托架所受的动态力：
F＝X(K-Mω2)
其中，F为所述发动机悬置支托架所受的动态力，K为悬置软垫的动刚度，X为所述位移信号，M为支托架的质量，ω2为频率的平方。
根据所述动态力获得时间域的力载荷信号。
进一步地，所述发动机悬置支托架寿命计算程序被处理器执行时还实现如下操作：
获取所述动态力位于预设频域范围内的力信号，将所述力信号进行傅里叶逆变换，获得时间域的力载荷信号。
进一步地，所述发动机悬置支托架寿命计算程序被处理器执行时还实现如下操作：
在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架中的车架模型和悬置模型对应的柔性体模型；
将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，通过求解下式获得各阶模态的模态坐标：
其中，为模态向量矩阵，ε(t)为模态坐标，u(t)为模态位移，T为矩阵转置的符号，M为质量矩阵，/>为模态坐标的二次方，K为刚度矩阵，P(t)为所述力载荷信号中的力向量，t为时间；
将各阶模态的模态坐标进行叠加计算，获得模态应力，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
进一步地，所述发动机悬置支托架寿命计算程序被处理器执行时还实现如下操作：
将各阶模态的模态坐标通过下式进行叠加计算，获得模态应力：
Mü(t)+Ku(t)＝F(t)
其中，M为模态质量，模态位移的二次方，K为模态矩阵，u(t)为模态位移，F(t)模态力；
根据所述模态应力和所述模态坐标进行结构疲劳分析，获得疲劳分析结果，根据所述疲劳分析结果确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤；而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种发动机悬置支托架寿命计算方法，其特征在于，所述发动机悬置支托架寿命计算方法包括：
通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号；
根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号；
在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
2.如权利要求1所述的发动机悬置支托架寿命计算方法，其特征在于，所述通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号，包括：
通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的悬置处测点的加速度信号；
去掉所述加速度信号中的尖角和毛刺，获得处理后的处理信号；
对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据，对所述频域数据进行二次积分，获得位移信号。
3.如权利要求2所述的发动机悬置支托架寿命计算方法，其特征在于，所述对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据，对所述频域数据进行二次积分，获得位移信号，包括：
对所述处理信号进行傅里叶变换，获得转换后的频域数据；
对所述频域数据进行二次积分，通过下式获得位移信号：
其中，X为所述位移信号，Γ为积分符号，t为时间，a(τ)为时域的加速度信号，dτ为时间的微变量，A(ω)为频域位移数据，j为单位虚数，ω为频率，A(0)为频率为0时的位移值，δ(ω)为单位脉冲函数。
4.如权利要求1所述的发动机悬置支托架寿命计算方法，其特征在于，所述根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号，包括：
根据所述位移信号通过下式确定所述发动机悬置支托架所受的动态力：
F＝X(K-Mω2)
其中，F为所述发动机悬置支托架所受的动态力，K为悬置软垫的动刚度，X为所述位移信号，M为支托架的质量，ω2为频率的平方。
根据所述动态力获得时间域的力载荷信号。
5.如权利要求4所述的发动机悬置支托架寿命计算方法，其特征在于，所述根据所述动态力获得时间域的力载荷信号，包括：
获取所述动态力位于预设频域范围内的力信号，将所述力信号进行傅里叶逆变换，获得时间域的力载荷信号。
6.如权利要求1所述的发动机悬置支托架寿命计算方法，其特征在于，所述在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命，包括：
在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架中的车架模型和悬置模型对应的柔性体模型；
将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，通过求解下式获得各阶模态的模态坐标：
其中，为模态向量矩阵，ε(t)为模态坐标，u(t)为模态位移，T为矩阵转置的符号，M为质量矩阵，/>为模态坐标的二次方，K为刚度矩阵，P(t)为所述力载荷信号中的力向量，t为时间；
将各阶模态的模态坐标进行叠加计算，获得模态应力，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
7.如权利要求6所述的发动机悬置支托架寿命计算方法，其特征在于，所述将各阶模态的模态坐标进行叠加计算，获得模态应力，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命，包括：
将各阶模态的模态坐标通过下式进行叠加计算，获得模态应力：
其中，M为模态质量，模态位移的二次方，K为模态矩阵，u(t)为模态位移，F(t)模态力；
根据所述模态应力和所述模态坐标进行结构疲劳分析，获得疲劳分析结果，根据所述疲劳分析结果确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
8.一种发动机悬置支托架寿命计算装置，其特征在于，所述发动机悬置支托架寿命计算装置包括：
信号采集处理模块，用于通过加速度传感器采集发动机悬置支托架的加速度信号，对所述加速度信号进行处理，获得位移信号；
力载荷获取模块，用于根据所述位移信号确定所述发动机悬置支托架所受的动态力，根据所述动态力获得时间域的力载荷信号；
寿命计算模块，用于在仿真模型中建立与所述发动机悬置支托架对应的柔性体模型，将所述力载荷信号输入所述柔性体模型，获得模态应力和模态坐标，根据所述模态应力和所述模态坐标确定所述发动机悬置支托架的使用寿命。
9.一种发动机悬置支托架寿命计算设备，其特征在于，所述发动机悬置支托架寿命计算设备包括：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发动机悬置支托架寿命计算程序，所述发动机悬置支托架寿命计算程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的发动机悬置支托架寿命计算方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有发动机悬置支托架寿命计算程序，所述发动机悬置支托架寿命计算程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的发动机悬置支托架寿命计算方法的步骤。
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