[發(fā)明專利]一種特征載荷識別及加速試驗載荷譜編制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011330591.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112539942B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈永峰;張杰;陳慶東;沈宇濤
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電機學(xué)院
• 主分類號: G01M17/007
• 分類號: G01M17/007;G06F18/10;G06F18/213
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

本發(fā)明公開了一種特征載荷識別及加速試驗載荷譜編制方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)原始載荷譜的輸入；(2)原始載荷譜統(tǒng)計參數(shù)獲取；(3)對原始載荷譜進行功率譜密度分析，獲得信號的頻域特征；(4)對載荷譜信號進行j層小波分解；(5)根據(jù)載荷頻段特征對小波系數(shù)進行重構(gòu)，然后對小波分量進行分組；(6)確定各組相對載荷閾值；(7)識別信號中幅值高于閾值部分，定位其時間段；(8)載荷譜信號片段形成及拼接；(9)加速試驗載荷譜與原始載荷譜對比，如關(guān)鍵統(tǒng)計參數(shù)變動較大，需要重新確定相對閾值后再次識別提取，直到關(guān)鍵統(tǒng)計參數(shù)符合要求，完成編制工作。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種特征載荷識別及加速試驗載荷譜編制方法。

背景技術(shù)：

汽車是現(xiàn)代人類工作、生活不可或缺的交通工具，隨著傳統(tǒng)汽車輕量化的持續(xù)進行及新能源汽車載荷的不斷增加，汽車結(jié)構(gòu)件承受應(yīng)力呈增長趨勢，如何正確預(yù)估其疲勞壽命成為汽車抗疲勞設(shè)計的關(guān)鍵工作之一。

在這方面，因汽車結(jié)構(gòu)及工作條件的復(fù)雜性，一直存在比較大的技術(shù)難度。其中，在汽車抗疲勞設(shè)計的工作中，加速疲勞試驗載荷譜的編制對于判斷預(yù)估零件疲勞壽命的準(zhǔn)確性以及在產(chǎn)品驗證過程中快速準(zhǔn)確地確定其實際壽命起著至關(guān)重要的作用。在現(xiàn)有的加速疲勞載荷譜編制方法中，刪除無效小載荷的方法得到廣泛應(yīng)用，基于刪除無效小載荷的編譜方法的基本原則是試圖識別并刪除原始載荷譜中對損傷影響較小的載荷循環(huán)來縮短試驗加載時間，同時盡量保持加速試驗載荷譜與原始載荷譜的損傷模式基本一致。

基于刪除無效小載荷的編譜方法的基本原則，相關(guān)研究人員開展了諸多研究，比較典型的編譜方法主要分從時域出發(fā)及從頻域出發(fā)兩個方面。

1)基于時域的載荷譜編制方法

成永剛等人通過對汽車懸架下擺臂的疲勞耐久試驗，基于損傷保留原則進行編譜，并以此為加載條件進行了零件疲勞壽命仿真預(yù)估對比分析。發(fā)現(xiàn)刪除部分對損傷影響較小載荷后的載荷譜，其疲勞壽命仿真結(jié)果與原始載荷譜基本一致，但仿真周期有明顯減少。基于損傷保留原則在保留原載荷譜損傷變化較小的前提下，還能縮短試驗周期。

2)基于頻域的載荷譜編制方法

Abdullah?S.等將載荷譜信號通過短時傅里葉變換進行分解、累加及閾值劃分，識別損傷效應(yīng)較大的載荷循環(huán)，在保證損傷量基本不變的情況下，載荷譜時長減少16％，且載荷譜的統(tǒng)計參數(shù)誤差控制在10％以下。

各編譜方法之間的差異主要體現(xiàn)在對“小載荷”的界定、識別與刪除的具體手段不同。現(xiàn)有的方法并沒有根據(jù)載荷的時～頻特性去加以識別，而頻率的不同會導(dǎo)致零件產(chǎn)生不同的動態(tài)應(yīng)力，忽略其影響對無效載荷的識別及認定會產(chǎn)生一定誤差。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有方法在加速試驗載荷譜編制過程中無效載荷的識別及認定方面存在的誤差，提供一種特征載荷識別及加速試驗載荷譜編制方法，該方法通過對原始載荷譜信號進行小波變換，利用小波變換獨有的時～頻特性，合理設(shè)定重構(gòu)信號相對閾值，快速準(zhǔn)確界定及識別無效載荷，對應(yīng)原始載荷譜時域信號時間軸進行無效載荷刪除，對保留信號進行重新連接形成最終經(jīng)過壓縮的加速試驗載荷譜，從而保持加速試驗載荷譜與原始載荷譜的損傷模式的基本一致，并進一步提高了加速試驗載荷譜的編譜效率，縮短了加速疲勞試驗周期。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種特征載荷識別及加速試驗載荷譜編制方法，具體步驟如下：

(1)原始載荷譜的輸入；

(2)原始載荷譜統(tǒng)計參數(shù)獲取；

(3)對原始載荷譜進行功率譜密度分析，獲得信號的頻域特征；

(4)對載荷譜信號進行j層小波分解；

(5)根據(jù)載荷頻段特征對小波系數(shù)進行重構(gòu)，然后對小波分量進行分組；