[發明專利]用于自動確定物體的動態剛度的方法

在審

• 申請號: 201510872808.3
• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號: CN105651473A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: W-D·施特羅貝爾;R·東克爾
• 申請（專利權）人: 保時捷股份公司
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

技術領域

本發明涉及一種用于確定物體的動態剛度的方法。

背景技術

物體的剛度總體上是相應物體抵抗由外力或外部轉矩作用所引起的彈 性變形的度量。剛度在此直接取決于制造物體的材料的彈性并且此外還取 決于物體的幾何形狀。取決于作用在物體上的外部負載的類型，區分為軸 向剛度、扭轉剛度和撓曲剛度。

剛度例如在汽車的制造中是非常重要的。例如，車輛車身的扭轉剛度 和撓曲剛度在很大程度上影響了機動車輛的舒適度和品質印象。扭轉剛度 還對機動車輛的駕駛性能具有相當大的影響。此外，車輛車身的高的剛度 水平引起彈性連接的底盤部件以及組件支承(Aggregatlagerungen)附接部 分的小的相對運動的脫耦的改善。結果，能顯著降低輸入到車身中的固體 聲和因此顯著降低車輛中的噪聲水平以及甚至顯著降低在不平坦的行駛道 路上的噪聲水平。

對于機動車輛的舒適度和品質印象而言，動態剛度或本征頻率的位置 具有主要意義。動態剛度是無法直接測量的，而是將成比例地取決于動態 剛度的第一自然頻率的位置作為一個相對度量。在機動車輛的結構構型中 的另一個目的主要是將本征頻率移位到最高可能頻率，使得在機動車輛的 通常的日常駕駛模式中，所述本征頻率比在典型的激勵頻率之上的相對較 低的頻率顯著更少地發生。此外，應盡可能避免例如行駛在不平坦道路上 時引起在典型的激勵頻率范圍中的本征頻率的發生。

靜態扭轉剛度和撓曲剛度是來自機械觀點的彈簧常數。扭轉剛度被定 義為致使物體扭轉的轉矩與由轉矩的作用所引起的扭轉角的商。扭轉剛度 取決于制造物體的材料的彈性模量、取決于物體的幾何形狀并且取決于旋 轉軸線之間的距離。物體的撓曲剛度被定義為引起彎曲的力和最大彎曲的 商。在相應的彎曲試驗中，將待檢查的物體盡可能無振動地且與周圍環境 脫耦地安裝在彼此間隔開的至少兩個支承裝置上。隨后，將致使物體彎曲 的力施加到物體上。明顯的是，制造物體的材料的彈性模量的撓曲剛度取 決于物體的幾何形狀并且取決于支承裝置之間的距離。此外，負載類型影 響物體的撓曲剛度。例如，物體是被加載以作用在兩個支承裝置之間的中 心的單個力還是作用在偏離中心處的單個力或者線性作用在這些支承裝置 之間的負載或表面負載，這是有差別的。

為了確定物體的動態撓曲剛度，從現有技術中已知在開篇處所提及類 型的對應方法。在此背景下，待研究的物體首先在振動技術方面與周圍環 境脫耦并且使用至少一個振動激勵單元來產生振動。使用傳感器裝置來在 物體的不同位置檢測這些振動。借助于合適的數學方法、基于計算機的方 式來就振動頻率對激勵變量和物體的振動進行評估，以便因此確定物體的 諧振頻率以及因此確定該物體的動態剛度的度量。

DE102010012781A1披露了一種用于確定具有多個致動器的車輛的 車身變形的器件，這些致動器經由車輛的車輪來賦予車輛扭矩，其中車輛 的每個車輪被提供一個致動器，并且，該器件帶有一個緊固器件并具有至 少一個傳感器，通過該緊固器件來將車身按壓或拉至對致動器來說的對應 高度，基于該至少一個傳感器可以測量車輛的車身的變形。此外，此文獻 披露了一種用于確定車輛的車身的變形的器件。

DE102010013061A1描述了一種用于研究在車身與待測試的部件之 間的相互影響的柔性測試臺。車輛的車身在此被建模為具有可調整的和/或 可替換的橫向構件以及可調整的和/或可替換的元件的梯形車架，其結果是 可以調整車身的特征變量，特別是其靜態和動態的撓曲和扭轉剛度。

從經驗上看，物體動態剛度的測量和測量結果的分析及解釋是相對昂 貴的，并且因此需要高度的專業知識。

發明內容

本發明所基于的目的是，使得用于確定在開篇處提及類型的物體動態 剛度的方法可供使用，并且該方法能特別容易實施。

這個目的是借助于在開篇處提及類型的方法來實現的。進一步的保護 方案涉及本發明的多個有利發展。

根據本發明的用于確定物體的動態剛度的方法包括以下步驟：

a)將該物體定位在振動脫耦器件上，

b)將多個傳感器裝置定位在該物體上和/或在該物體附近，這些傳感器 裝置各自被配置用于檢測至少一個運動測量變量，

c)將至少一個振動激勵裝置定位在該物體上和/或在該物體附近，或者 使用a)的用于振動激勵的器件。

d)用該至少一個振動激勵裝置來激勵該物體，