[發明專利]一種力—位移混合控制摩托車車架疲勞試驗方法

有效

• 申請號: 201310362057.1
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN103398859A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 鄒喜紅;石曉輝;熊鋒;施全;張志剛;郝建軍
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學;重慶市科學技術研究院
• 主分類號: G01M17/007
• 分類號: G01M17/007
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 穆祥維

1.一種力-位移混合控制摩托車車架疲勞試驗方法，其特征在于：在該方法中采用了一種試驗系統，該試驗系統包括安裝平板（1）以及設置在安裝平板（1）上的激振器Ⅰ（2）、力傳感器（3）、滑動平臺（4）、直線導軌（5）、前夾具（13）、龍門架（9）、激振器Ⅱ（11）、位移傳感器（7）和后夾具（8）；所述激振器Ⅰ（2）和直線導軌（5）設置在龍門架（9）的一側，所述后夾具（8）設置在龍門架（9）的另一側，且直線導軌（5）靠近龍門架（9）；

該試驗方法包括如下步驟：

1）對摩托車車架進行有限元分析，找出摩托車車架的薄弱環節和應力集中點，并在各薄弱環節和應力集中點布置應變片，假設為n點；在車架的乘客位置和貨架位置布置加速度傳感器，假設為k點，按耐久性試驗方法在摩托車耐久性試驗道路上采集實際行駛時的道路載荷譜；

2）將采集的道路載荷譜進行分析處理和有效性檢查，剔除采集的原始響應信號中應力水平較低，對疲勞損傷貢獻較小的小信號分量，將載荷譜最大幅值的5%作為剔除小信號的幅值閾值，選取保留95％的損傷量編輯信號，得到濃縮的載荷譜；

3）將摩托車車架總成（6）安裝在試驗系統上，前夾具（13）與摩托車車架前立管相連，前夾具（13）的下端通過旋轉鉸（14）與滑動平臺（4）相連，滑動平臺（4）設置在直線導軌（5）上并與直線導軌（5）滑動配合，摩托車車架后平叉與后夾具（8）在摩托車車架的后軸處相連，以模擬摩托車車架實際支撐方式；所述激振器Ⅰ（2）的一端固定在安裝平板（1）上，激振器Ⅰ（2）的另一端通過力傳感器（3）頂在滑動平臺（4）上，通過激振器Ⅰ（2）模擬摩托車前輪對車架水平和垂直方向的激勵；激振器Ⅱ（11）的一端通過平面鉸固定在龍門架（9）上，激振器Ⅱ（11）的另一端安裝位移傳感器（7），激振器Ⅱ（11）的另一端豎直向下并通過平面鉸與車架相連，通過激振器Ⅱ（11）對車架施加位移；在車架的駕駛員位置通過配重塊Ⅰ（12）對車架施加慣性力，在摩托車貨架的位置通過配重塊Ⅱ（10）對車架施加慣性力；在實際行駛時相同位置布置應變片和加速度傳感器，激振器Ⅰ（2）施加隨機白噪聲力信號x_F(t)，激振器Ⅱ（11）施加隨機白噪聲位移信號x_D(t)對試驗系統進行激勵，同時采集各應變片和加速度測點的響應信號，假設應變點的響應信號為y_mi(t),i=1,2,...n，加速度傳感器響應信號為y_ai(t),i=1,2,...k；按式（1）計算各應變的響應信號與白噪聲力信號之間的頻率響應函數，按式（2）計算各加速度響應信號與白噪聲位移信號之間的頻率響應函數，按式（3）計算應變響應信號與白噪聲力信號之間的相干函數，按式（4）計算加速度響應信號與白噪聲位移信號之間的相干函數：

HF(jw)=Ym(jw)XF(jw)---(1)]]>

HD(jw)=Ya(jw)XD(jw)---(2)]]>

γF2(jw)=|HF(jw)SFx(jw)|2SFx(jw)Smy(jw)---(3)]]>

γD2(jw)=|HD(jw)SDx(jw)|2SDx(jw)Say(jw)---(4)]]>

式中：H_F(jw)—各應變點的響應信號y_mi(t)與白噪聲力信號x_F(t)之間的頻率響應函數，為1×n的矩陣；

H_D(jw)—各加速度響應信號y_ai(t)與白噪聲位移信號x_D(t)之間的頻率響應函數，為1×k的矩陣；

—各應變點的響應信號y_mi(t)與白噪聲力信號x_F(t)之間的相干函數，為1×n的矩陣；

—各加速度響應信號y_ai(t)與白噪聲位移信號x_D(t)之間的相干函數，為1×k的矩陣；

Y_m(jw)—各應變點的響應信號y_mi(t)的傅里葉變換，為1×n的矩陣；

Y_a(jw)—各加速度響應信號y_ai(t)的傅里葉變換，為1×k的矩陣；

X_F(jw)—力激勵信號x_F(t)的傅里葉變換，為1×1的矩陣；

X_D(jw)—位移激勵信號x_D(t)的傅里葉變換，為1×1的矩陣；

S_Fx(jw)—力激勵信號x_F(t)的自功率譜密度，為1×1的矩陣；

S_Dx(jw)—位移激勵信號x_D(t)的自功率譜密度，為1×1的矩陣；

S_my(jw)—各應變響應信號y_mi(t)的自功率譜密度，為n×n的對角陣；

S_ay(jw)—各加速度響應信號y_ai(t)的自功率譜密度，為k×k的對角陣；

4）根據第3）步得到的頻率響應函數矩陣H_F(jw)和H_D(jw)以及相關函數矩陣和找出在模擬頻帶范圍內相干函數幅值大于等于0.9的應變響應點和加速度響應點，假設有m個應變響應點，q個加速度響應點，m≤n，q≤k；然后從H_F(jw)中提取對應m個應變點的頻率響應函數，從H_D(jw)中提取對應q個加速度點的頻率響應函數，分別放置在矩陣的第一行前面和第二行的后面，其余位置補充0，構造出計算激勵驅動信號的頻率響應函數H(jw)，其中H(jw)為2×（m+q）階矩陣；

5）從第2）步濃縮的載荷譜中提取出第4）步中對應的應變信號和加速度信號y_d(t)，然后按式（5）計算兩個激振器的驅動信號x(t)：

x(t)=IFFT{H^-1(jw)FFT[y_d(t)]}?????（5）

式中：H^-1(jw)—頻率響應函數H(jw)的逆；

y_d(t)—篩選出的用于室內模擬的濃縮載荷譜，

FFT—傅里葉變換；

IFFT—逆傅里葉變換；

x(t)—激振器的驅動信號，x(t)=[x₂(t),x₁₁(t)]，x₂(t)為激振器Ⅰ（2）的激勵驅動信號，x₁₁(t)為激振器Ⅱ（11）的激勵驅動信號；

6）以x(t)為激勵驅動信號，對摩托車車架進行疲勞耐久性試驗。