本发明专利技术提供一种检测空气弹簧动态刚度方法，装置及计算机可读存储介质，基于当前通用的有限元的隐式方法，通过一种迭代算法计算不同多变指数下的空气弹簧刚度，从而实现了基于隐式算法精确计算不同频率下空气弹簧多变动态刚度的目的。为空气弹簧的设计提供了有效的仿真工具。还可以考虑环境温度变化对充气结构响应的影响，但通常情况下在充气结构响应时间内环境温度的变化很小，因此可以忽略其变化。但由于需要计算温度场，计算复杂程度增加。本发明专利技术通过引入多变指数避免了温度场的求解，对有限元求解带来了便利。
【技术实现步骤摘要】
一种检测空气弹簧动态刚度方法，装置及计算机可读存储介质
本专利技术涉及空气弹簧测试
，尤其涉及一种检测空气弹簧动态刚度方法，装置及计算机可读存储介质。
技术介绍
由于具备优良的减振降噪特性，空气弹簧广泛应用于高速铁路、地铁和干线铁路等轨道车辆的二系悬挂系统。空气弹簧在使用过程中，随着刚性上盖和刚性底座在垂直方向的相互运动，其内部压缩空气的压力产生波动，因而提供抵抗振动的反力。空气弹簧上述功能特性通常用垂向刚度来表征，它是空气弹簧最重要的参数之一。目前，从解析计算的角度，提出过空气弹簧垂向刚度的计算方法，但这种方法仅限于定性分析。而对空气弹簧垂向刚度的准确定量预测，尚需借助有限元法。但目前的有限元软件要么是基于目前有限元软件隐式算法的等温计算，要么就是基于显式算法的绝热计算，但空气弹簧实际的工作状态通常是多变过程。然而，目前的通用有限元计算软件不提供计算多变过程的空气单元，这也是为何将空气弹簧工作状态视为等温(频率较低时)或绝热(频率较高时)过程的原因之一。当空气弹簧的实际工作状态与等温或绝热过程差别较大时，当前的预测方法就会出现较大的误差。如何在设计阶段精确预测空气弹簧的力学特性，是当前空气弹簧测试
亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种计算不同频率下空气弹簧动态刚度的方法，解决目前通用的有限元软件只能预测等温和绝热状态下刚度的问题。方法包括：步骤一，获取检测空气弹簧动态刚度初始的气体温度T0和压力p0；步骤二，通过得到初始体积V0；步骤三，在待测机构上施加外部载荷，通过和得到当前压力p和体积Vg；步骤四，通过修正压力得到压力p'；步骤五，施加压力p'，获取更新后的体积Vg'和待测机构的响应；步骤六，通过|p'(Vg')γ-p0(V0)γ|/p0(V0)γ得出的结果是否在预设阈值内，验证步骤四和步骤五得到的体积Vg'和p'均是否在预设误差范围内；步骤七，如果|p'(Vg')γ-p0(V0)γ|/p0(V0)γ得出的结果不在预设阈值内，则返回到第四步，继续执行，直至|p'(Vg')γ-p0(V0)γ|/p0(V0)γ得出的结果在预设阈值内，输出结果。本专利技术还提供一种检测空气弹簧动态刚度方法的装置，包括：存储器，用于存储计算机程序及检测空气弹簧动态刚度方法；处理器，用于执行所述计算机程序及检测空气弹簧动态刚度方法，以实现检测空气弹簧动态刚度方法的步骤。本专利技术还提供一种具有检测空气弹簧动态刚度方法的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现检测空气弹簧动态刚度方法的步骤。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术通过两种表示气体弹性系数处理方式，可以考虑环境温度变化对充气结构响应的影响，可以忽略其变化。解决了由于需要计算温度场，计算复杂程度增加的问题。还可以通过引入多变指数避免了温度场的求解，对有限元求解带来了便利。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为检测空气弹簧动态刚度方法流程图；图2为空气弹簧结构与参数示意图；图3为有限元模型的网格和单元类型示意图；图4为第一组实验与有限元结果对比示意图；图5为第二组实验与有限元结果对比示意图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本专利技术保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。本专利技术提供一种检测空气弹簧动态刚度方法，如图1所示，方法包括：步骤一，获取检测空气弹簧动态刚度初始的气体温度T0和压力p0；步骤二，通过得到初始体积V0；步骤三，在待测机构上施加外部载荷，通过和得到当前压力p和体积Vg；步骤四，通过修正压力得到压力p'；步骤五，施加压力p'，获取更新后的体积Vg'和待测机构的响应；步骤六，通过|p'(Vg')γ-p0(V0)γ|/p0(V0)γ得出的结果是否在预设阈值内，验证步骤四和步骤五得到的体积Vg'和p'均是否在预设误差范围内；步骤七，如果|p'(Vg')γ-p0(V0)γ|/p0(V0)γ得出的结果不在预设阈值内，则返回到第四步，继续执行，直至|p'(Vg')γ-p0(V0)γ|/p0(V0)γ得出的结果在预设阈值内，输出结果。步骤六还包括：如果|p'(Vg')γ-p0(V0)γ|/p0(V0)γ得出的结果在预设阈值内，通过得到气体弹性系数。如果|p'(Vg')γ-p0(V0)γ|/p0(V0)γ得出的结果在预设阈值内，通过得到多变过程的气体弹性系数；其中，1.0<γ<1.4。本专利技术解决目前通用的有限元软件只能预测等温和绝热状态下刚度的问题。本专利技术采用以下实时方式：第一步、基于虚功原理，推导充气结构的有限元方程。与固体结构的有限元基础相同，充气结构的有限单元法也可以建立在虚功原理之上。考虑内部气体的作用，充气结构平衡状态的虚功可以表示为δWstr+δWgas＝0(1)其中，δWstr和δWgas分别表示固体结构和内部气体的虚功。固体结构的虚功可以表示为其中，ε和σ是功共轭的应变和应力。Vs是定义在当前构形下的固体结构体积。u是固体结构的位移，δu是u的变分。f是作用于固体结构的体力，t是作用于结构表面Γ的面力。由式(2)可得固体结构单元刚度矩阵的一般形式其中，矩阵Bs表示应变和位移的关系。Ds是结构的弹性矩阵。Ves表示结构单元的体积。作用于结构单元节点上的载荷Fses可以表示为其中，等号右边的三项分别表示体力f、边界面力t和初始应力σ0的贡献。N为形函数，Γes为载荷作用的单元表面积。当不考虑空气弹簧内部空气压力梯度时，封闭腔体内气体的虚功可以表示为其中p和Vg分别为封闭腔体气体压力和体积。封闭气体的体积是固体结构位移的函数，式(5)可以表示为δWgas＝δuTBgp(6)其中，Bg表示气体体积与结构位移的关系，其定义为结合式(6)，可得空气单元的刚度矩阵Kgeg＝-BgTDgBg(8)其中，Dg代表气体弹性系数，它可以表示为由封闭气体初始压力p0产生的单元节点作用力Fgeg可以表示为由式(1)，充气结构系统的整体有限元方程可以表示为其中，a为所有节点的位移列向量。第二步、确定气体弹性常数。考虑理想气体状态方程，气体压力可以表示为其中，n为气体的摩尔数，Tg为气体的当前温度，R为通用气体常数。将初始的气体温度T0、压力p0和体积V0带入式(12)，可得当前气体压力的表达式将式(13)带入式(9)，可得气体弹性系数由上式可见气体的弹性系数取决于当前的密封空气体积和温度。引入多变指数γ[15]，可以将式(12)中的温度消去，即将式(15)带入式(9)，可得多变过程的气体弹性系数其中，1.0<γ<1.4。由式(16)可见，引入多变指数后，气体弹性系数仅取决于当前的空气体积。对于等温过程，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种检测空气弹簧动态刚度方法，其特征在于，方法包括：步骤一，获取检测空气弹簧动态刚度初始的气体温度T0和压力p0；步骤二，通过
【技术特征摘要】
1.一种检测空气弹簧动态刚度方法，其特征在于，方法包括：步骤一，获取检测空气弹簧动态刚度初始的气体温度T0和压力p0；步骤二，通过得到初始体积V0；步骤三，在待测机构上施加外部载荷，通过和得到当前压力p和体积Vg；步骤四，通过修正压力得到压力p'；步骤五，施加压力p'，获取更新后的体积Vg'和待测机构的响应；步骤六，通过|p'(Vg')γ-p0(V0)γ|/p0(V0)γ得出的结果是否在预设阈值内，验证步骤四和步骤五得到的体积Vg'和p'均是否在预设误差范围内；步骤七，如果|p'(Vg')γ-p0(V0)γ|/p0(V0)γ得出的结果不在预设阈值内，则返回到第四步，继续执行，直至|p'(Vg')γ-p0(V0)γ|/p0(V0)γ得出的结果在预设阈值内，输出结果。2.根据权利要求1所述的检测空气弹簧动态刚度方法，其特征在于，方法包括：步骤六还包括：如果|p'(Vg')γ-p0(V0)γ|/p0(V0)γ得出的结果在预设阈值内，通过得到气体弹性系数。3.根据权利要求1或2所述的检测...
【专利技术属性】
技术研发人员：李雪冰，危银涛，高新文，刘志坡，
申请(专利权)人：君联新材料科技青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37
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