一种制动器防尘罩振动疲劳加速谱及编制方法技术

本发明专利技术提供了一种制动器防尘罩振动疲劳加速谱及编制方法，包括如下步骤：采集防尘罩的原始载荷谱；建立防尘罩的有限元模型；基于原始载荷谱和有限元模型，获得防尘罩的疲劳模式；基于疲劳模式，对防尘罩进行疲劳损伤计算，获得防尘罩的疲劳损伤值；基于疲劳损伤值，获得失效主导载荷谱；基于失效主导载荷谱，获得直线功率谱密度加载谱；基于损伤等效原则，对直线功率谱密度加载谱进行加速处理，获得防尘罩振动疲劳加速谱。本发明专利技术目的在于快速识别防尘罩结构的疲劳模式，建立高加速振动疲劳试验谱，从而降低疲劳耐久性能验证的难度，缩短产品开发周期，节约成本。节约成本。节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种制动器防尘罩振动疲劳加速谱及编制方法


[0001]本专利技术属于汽车耐久性试验测试
，尤其涉及一种制动器防尘罩振动疲劳加速谱及编制方法。

技术介绍

[0002]疲劳试验是检验汽车结构可靠性的重要手段，而合理的试验方式决定了疲劳试验的有效性。当前，针对制动器防尘罩的振动疲劳加速试验谱的研究较少，尽管有许多针对其他工程结构的振动疲劳试验研究，但是大多是基于试验级载荷谱开展，未考虑高加速试验谱的编制；同时未能考虑结构在多轴随机振动条件下的耦合损伤特性，仅采用单一轴向振动加载方式，难以准确复现结构的失效模式。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种制动器防尘罩振动疲劳加速谱及编制方法，该方法快速识别防尘罩结构的疲劳模式，建立高加速振动疲劳试验谱，从而降低疲劳耐久性能验证的难度，缩短产品开发周期，节约成本。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种制动器防尘罩振动疲劳加速谱及编制方法，包括如下步骤：
[0005]采集防尘罩的原始载荷谱；
[0006]建立所述防尘罩的有限元模型；
[0007]基于所述原始载荷谱和所述有限元模型，获得所述防尘罩的疲劳模式；
[0008]基于所述疲劳模式，对所述防尘罩进行疲劳损伤计算，获得所述防尘罩的疲劳损伤值；
[0009]基于所述疲劳损伤值，获得失效主导载荷谱；
[0010]基于所述失效主导载荷谱，获得直线功率谱密度加载谱；
[0011]基于损伤等效原则，对所述直线功率谱密度加载谱进行加速处理，获得所述防尘罩振动疲劳加速谱。
[0012]可选地，基于所述原始载荷谱和所述有限元模型，获得所述防尘罩的疲劳模式的方法包括：
[0013]对所述原始载荷谱进行傅里叶变换，获得所述原始载荷谱的功率谱密度；
[0014]对所述有限元模型进行模态分析，获得所述防尘罩的低阶模态频率；
[0015]基于所述功率谱密度和所述低阶模态频率，获得所述防尘罩的疲劳模式。
[0016]可选地，所述防尘罩的疲劳模式包括：振动疲劳分析、准静态疲劳分析和瞬态疲劳分析。
[0017]可选地，所述防尘罩的疲劳损伤值D的计算公式为：
[0018][0019]式中，T为时间，S为所述防尘罩发生在时间T内的应力，N
s
为应力S的循环次数，N为在应力S等级下材料的寿命，m2、m4分别为功率谱密度曲线的第二、四阶惯性矩，a、c为材料常数，p(S)为应力S的概率密度函数。
[0020]可选地，所述疲劳损伤值包括：X单向损伤值、Y单向损伤值、Z单向损伤值和三轴向耦合损伤值。
[0021]可选地，基于所述疲劳损伤值，获得失效主导载荷谱的方法为：
[0022]当所述X单向损伤值大于等于0.5倍的所述三轴向耦合损伤值时，将X单向载荷确定为失效主导载荷。
[0023]可选地，基于所述失效主导载荷谱，获得直线功率谱密度加载谱的方法包括：
[0024]将所述X单向载荷进行傅里叶变换，获得所述X单向载荷的功率谱密度；
[0025]对所述X单向载荷的功率谱密度进行直线谱的拟合，获得直线功率谱密度加载谱。
[0026]可选地，基于损伤等效原则，对所述直线功率谱密度加载谱进行加速处理，获得所述防尘罩振动疲劳加速谱的方法包括：
[0027]分别计算所述原始载荷谱的损伤值和所述直线功率谱密度加载谱的损伤值，
[0028]当所述原始载荷谱的损伤值与所述直线功率谱密度加载谱的损伤值误差小于5％时，获得所述防尘罩振动疲劳加速谱。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0030]本专利技术提出一种制动器防尘罩振动疲劳加速谱及编制方法，该方法依据原始载荷谱即单个循环下的实测载荷，快速识别结构的疲劳模式、编制防尘罩结构的振动疲劳加速试验谱，用于可靠性验证，缩短研发周期，节约成本。同时基于失效主导载荷谱，能够实现多轴向单轴的转换，简化台架试验的复杂程度，降低试验台架的配置要求，进一步提高防尘罩耐久性评价的经济性。本方法同样适用于其他承受多轴振动载荷作用的工程结构。
附图说明
[0031]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0032]图1为本专利技术实施例一的一种制动器防尘罩振动疲劳加速谱及编制方法流程图；
[0033]图2为本专利技术实施例一的防尘罩原始加速度谱示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例一的加速度功率谱密度示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例一的防尘罩疲劳模式判定流程示意图；
[0036]图5为本专利技术实施例一的失效风险点处的应力PSD示意图；
[0037]图6为本专利技术实施例一的制动器防尘罩加速试验谱示意图。
具体实施方式
[0038]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0039]需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0040]实施例一
[0041]如图1所示，本专利技术提供一种制动器防尘罩振动疲劳加速谱及编制方法，包括如下步骤：
[0042]采集防尘罩的原始载荷谱：
[0043]具体的，通过试验测取防尘罩结构的激励载荷作为原始载荷谱，即转向节端面处的三向加速度信号，如图2所示。根据傅里叶理论，复杂的时域信号可以由不同频率的正弦或余弦波叠加获得，对实测的道路载荷谱进行傅里叶变换，获得原始载荷谱的功率谱密度(Power spectral density,PSD)，如图3所示。
[0044]在图3中，三个轴向载荷能量均主要集中在20到40Hz频率范围内，主频率Q
m
＝24Hz。
[0045]建立防尘罩的有限元模型：
[0046]具体的，建立防尘罩结构的有限元模型，开展模态分析，获得防尘罩的低阶模态频率，如表1防尘罩前四阶模态频率所示。
[0047]表1
[0048][0049]基于原始载荷谱和有限元模型，获得防尘罩的疲劳模式：
[0050]具体的，结合图3所示PSD谱的主频率与图4所示的疲劳模式判定流程，确定防尘罩的疲劳模式，2Q
m
＞42.9Hz，因此，防尘罩属于振动疲劳失效模式。
[0051]基于疲劳模式，对防尘罩进行疲劳损伤计算，获得防尘罩的疲劳损伤值：
[0052]具体的，结合图3所示的加速度PSD谱及有限元模型，对防尘罩开展随机响应分析，提取随机载荷作用下结构失效风险点处的应力PSD，如图5所示。
[0053]防尘罩的材料为DC01钢，其S
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制动器防尘罩振动疲劳加速谱及编制方法,其特征在于，包括：采集防尘罩的原始载荷谱；建立所述防尘罩的有限元模型；基于所述原始载荷谱和所述有限元模型，获得所述防尘罩的疲劳模式；基于所述疲劳模式，对所述防尘罩进行疲劳损伤计算，获得所述防尘罩的疲劳损伤值；基于所述疲劳损伤值，获得失效主导载荷谱；基于所述失效主导载荷谱，获得直线功率谱密度加载谱；基于损伤等效原则，对所述直线功率谱密度加载谱进行加速处理，获得所述防尘罩振动疲劳加速谱。2.根据权利要求1所述的制动器防尘罩振动疲劳加速谱及编制方法，其特征在于，基于所述原始载荷谱和所述有限元模型，获得所述防尘罩的疲劳模式的方法包括：对所述原始载荷谱进行傅里叶变换，获得所述原始载荷谱的功率谱密度；对所述有限元模型进行模态分析，获得所述防尘罩的低阶模态频率；基于所述功率谱密度和所述低阶模态频率，获得所述防尘罩的疲劳模式。3.根据权利要求2所述的制动器防尘罩振动疲劳加速谱及编制方法，其特征在于，所述防尘罩的疲劳模式包括：振动疲劳分析、准静态疲劳分析和瞬态疲劳分析。4.根据权利要求1所述的制动器防尘罩振动疲劳加速谱及编制方法，其特征在于，所述防尘罩的疲劳损伤值D的计算公式为：式中，T为时间，S为所述防尘罩发生在时间T内的应力，N
s
为应力S的循环次数，N为在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵礼辉，施玉东，张东东，翁硕，
申请(专利权)人：临界面上海智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：