陸江

摘 要：車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)，是科學(xué)考察車(chē)輛整車(chē)零件以及相關(guān)運(yùn)行部件可靠性和安全性的重要途徑。一般而言，車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)分為實(shí)際道路試驗(yàn)以及試驗(yàn)場(chǎng)道路試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)3種形式。因此，可結(jié)合壽命等效原則，構(gòu)建3種模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷南嚓P(guān)性。該文主要從車(chē)輛運(yùn)行的實(shí)際情況出發(fā)，重點(diǎn)針對(duì)車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行探討，以此對(duì)車(chē)輛結(jié)構(gòu)以及相關(guān)零部件進(jìn)行疲勞損傷試驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：車(chē)輛 道路模擬試驗(yàn) 測(cè)試

中圖分類(lèi)號(hào)：U41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）02（c）-0104-02

通常而言，車(chē)輛荷載測(cè)試以及載荷譜編制，能夠?yàn)檐?chē)輛以及其相關(guān)零部件的疲勞性試驗(yàn)提供科學(xué)的加載方式。同時(shí)，這一測(cè)試過(guò)程也為車(chē)輛結(jié)構(gòu)的疲勞壽命系統(tǒng)估測(cè)提供了一種科學(xué)的依據(jù)。因此，該文主要結(jié)合我國(guó)國(guó)產(chǎn)B型轎車(chē)前橋?yàn)檠芯繙y(cè)試對(duì)象，在標(biāo)準(zhǔn)的EVP車(chē)輛模擬試驗(yàn)路上采集相關(guān)的運(yùn)行信號(hào)以及編制行車(chē)荷載及載荷譜樣本。在此基礎(chǔ)上，基于遠(yuǎn)程參數(shù)控制技術(shù)，對(duì)車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)過(guò)程中的載荷譜進(jìn)行構(gòu)建，以此全面系統(tǒng)測(cè)試車(chē)輛的運(yùn)行性能，以便對(duì)其整車(chē)結(jié)構(gòu)和相關(guān)零部件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。

1 車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)行車(chē)荷載分析

通常車(chē)輛行駛中，車(chē)輛加減速、轉(zhuǎn)向和制動(dòng)等以及駕駛員習(xí)慣等因素會(huì)使行車(chē)產(chǎn)生外部動(dòng)態(tài)荷載，此時(shí)的信號(hào)頻率屬于0.65 Hz的低頻信號(hào)；另一方面，道路技術(shù)等級(jí)以及材料鋪裝程度和使用周期、維護(hù)管理情況等也會(huì)使對(duì)行車(chē)施加外部動(dòng)態(tài)荷載，此時(shí)的信號(hào)頻率屬于大于0.65 Hz的高頻信號(hào)。因此，行車(chē)在實(shí)際運(yùn)行中，外部動(dòng)態(tài)荷載會(huì)隨著時(shí)間的不斷變化而變化，其中大多荷載為隨機(jī)外部動(dòng)態(tài)荷載。因此，會(huì)使汽車(chē)在行駛過(guò)程中的相關(guān)零部件產(chǎn)生不規(guī)則荷載，從而引發(fā)疲勞損傷[1]。

2 收集與獲取車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)的載荷譜及信號(hào)

2.1 采集車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)的載荷譜

該次模擬試驗(yàn)全程在EVP標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)道路中進(jìn)行，主要收集車(chē)輛在行駛中路面的實(shí)際狀況信號(hào)，并按照一定比例將信號(hào)放大，相當(dāng)于汽車(chē)在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試道路中進(jìn)行運(yùn)行，縮短測(cè)試周期。為了防止車(chē)輛駕駛員不良駕駛習(xí)慣對(duì)行車(chē)荷載測(cè)試造成影響，因此安排3名專(zhuān)業(yè)駕駛員在此標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試道路中隨機(jī)進(jìn)行15次循環(huán)測(cè)試，從而科學(xué)收集相關(guān)測(cè)試信號(hào)。

2.2 確定迭代控制點(diǎn)參數(shù)

對(duì)于B級(jí)FF型前輪驅(qū)動(dòng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)前置的轎車(chē)而言，車(chē)輛傳動(dòng)系以及懸架和轉(zhuǎn)向系、發(fā)動(dòng)機(jī)中的相關(guān)動(dòng)力荷載全部需要由車(chē)輛的前橋來(lái)承擔(dān)。因此，道路對(duì)車(chē)輛前橋造成的動(dòng)態(tài)激勵(lì)是構(gòu)成車(chē)輛行車(chē)過(guò)程中疲勞性損傷的主要因素之一。將這一測(cè)試部位作為車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)中的迭代控制結(jié)構(gòu)，能夠保證車(chē)輛道路測(cè)試結(jié)果完整與科學(xué)。同時(shí)，選取其為迭代控制點(diǎn)，能夠大大提升車(chē)輛對(duì)路面的敏感性，也可以提升檢測(cè)信號(hào)的降噪比率。與此同時(shí)，這一結(jié)構(gòu)與車(chē)輛振動(dòng)臺(tái)中的相關(guān)傳動(dòng)器位置相靠近，因此便于道路振動(dòng)迭代試驗(yàn)分析。為了保證此測(cè)試點(diǎn)中的模擬響應(yīng)譜與實(shí)測(cè)道路響應(yīng)譜之間的誤差相差15%，需滿足以下2個(gè)測(cè)試條件[2]。

（1）為了車(chē)輛迭代測(cè)試盡可能收斂，需保證車(chē)輛迭代模擬測(cè)試的控制點(diǎn)與整車(chē)結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)力分別呈正交關(guān)系與線性關(guān)系。

（2）迭代控制點(diǎn)需與測(cè)試監(jiān)控點(diǎn)相靠近，便于對(duì)車(chē)輛道路疲勞性結(jié)構(gòu)損傷情況進(jìn)行合理監(jiān)測(cè)。

故該次迭代試驗(yàn)的主要迭代目標(biāo)是車(chē)輛車(chē)輪軸頭中6個(gè)方向的分力，并在車(chē)輛疲勞性試驗(yàn)中將這6個(gè)不同分力作為有限元模型的輸入激勵(lì)，同時(shí)采用測(cè)量輪傳感技術(shù)裝置，直接對(duì)車(chē)輛左右兩側(cè)車(chē)輪的垂向、側(cè)向以及縱向3個(gè)方向中的力矩進(jìn)行科學(xué)測(cè)試，從而將測(cè)試結(jié)果作為此次車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)的迭代控制參數(shù)。在此測(cè)試過(guò)程中，可收集車(chē)輪的轉(zhuǎn)角信號(hào)以及輪速信號(hào)和車(chē)身的相關(guān)位移信號(hào)等，從而為后續(xù)車(chē)輛荷載譜的編制提供科學(xué)的修正參數(shù)。

2.3 確定監(jiān)控點(diǎn)

為了在測(cè)試過(guò)程中提高模擬測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果的精準(zhǔn)度，需科學(xué)確定監(jiān)控點(diǎn)，從而對(duì)車(chē)輛零部件危險(xiǎn)點(diǎn)以及整車(chē)結(jié)構(gòu)相關(guān)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。只有迭代控制點(diǎn)的精度較高，車(chē)輛監(jiān)測(cè)點(diǎn)的精度才會(huì)更高。因此，監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)的主要作用是對(duì)車(chē)輛道路模擬測(cè)試中自動(dòng)生成的加載譜精度進(jìn)行檢測(cè)。監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)一般分為部件監(jiān)測(cè)與車(chē)輛整車(chē)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)，分別將其布設(shè)于車(chē)輛的相關(guān)控制點(diǎn)，從而對(duì)車(chē)輛的多通道荷載譜樣本進(jìn)行科學(xué)收集監(jiān)測(cè)。

2.4 選取目標(biāo)響應(yīng)信號(hào)

目標(biāo)信號(hào)選取要以車(chē)輛迭代控制測(cè)試中的道路荷載譜為依據(jù)。首先，對(duì)采集的相關(guān)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化采樣以及數(shù)據(jù)處理和異項(xiàng)消除處理，然后再對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行核實(shí)統(tǒng)計(jì)。如果在車(chē)輛道路整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，循環(huán)信號(hào)具有穩(wěn)定性，可選取其中的一個(gè)載荷譜信號(hào)作為車(chē)輛道路模擬迭代試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)信號(hào)。具體的運(yùn)行工作原理如圖1所示[3]。

3 車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)中RPC技術(shù)迭代分析

車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)中RPC技術(shù)迭代分析主要包括如下幾大關(guān)鍵步驟。

（1）對(duì)道路車(chē)輛行駛中的原始信號(hào)進(jìn)行采集，并經(jīng)過(guò)信息處理，從而自動(dòng)生成室內(nèi)道路模擬試驗(yàn)的相關(guān)期望值信號(hào)。

（2）采用電液伺服控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械液壓裝置，結(jié)合白噪聲信號(hào)對(duì)車(chē)輛道路模擬系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行加載，并分別對(duì)系統(tǒng)中的輸入與輸出載荷譜進(jìn)行計(jì)算分析，從而獲取車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)系統(tǒng)中信號(hào)頻率的響應(yīng)函數(shù)。

（3）結(jié)合期望響應(yīng)信號(hào)以及逆頻率響應(yīng)函數(shù)，經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算，自動(dòng)生成原始的道路車(chē)輛模擬試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

（4）因整個(gè)車(chē)輛道路模擬測(cè)試系統(tǒng)屬于非線性，因此在測(cè)定車(chē)輛道路運(yùn)行模擬試驗(yàn)中的頻響函數(shù)矩陣時(shí)，要基于線性系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。故系統(tǒng)初始驅(qū)動(dòng)信號(hào)要采用數(shù)據(jù)迭代進(jìn)行修正，最終得到科學(xué)的車(chē)輛道路模擬測(cè)試參數(shù)值。

（5）最終要通過(guò)車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)，獲取信號(hào)反復(fù)激勵(lì)試件，并對(duì)車(chē)輛行進(jìn)中的振動(dòng)噪聲以及疲勞性損傷和結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行試驗(yàn)分析。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于遠(yuǎn)程參數(shù)控制的車(chē)輛道路模擬試驗(yàn)分析技術(shù)，在實(shí)際汽車(chē)生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)過(guò)程中具有重要的作用。該文主要結(jié)合汽車(chē)實(shí)際運(yùn)行情況，重點(diǎn)針對(duì)車(chē)輛道路模擬測(cè)試中道路荷載譜的收集以及相關(guān)信號(hào)的采集和數(shù)據(jù)的迭代分析等相關(guān)技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行論述，最終實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛道路模擬測(cè)試中荷載譜的編制，因此大大提升了車(chē)輛的結(jié)構(gòu)性能，為車(chē)輛生產(chǎn)以及汽車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了科學(xué)的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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