考虑相位关系保持的时域的多轴载荷谱外推方法技术

本发明专利技术提供的一种考虑相位关系保持的时域的多轴载荷谱外推方法，包括以下步骤：包括以下步骤：S1.实时采集车辆在行驶过程中多轴载荷，确定多轴之间载荷的相位相关系数，当相关系数大于设定值时，将多轴原始载荷谱转换为单轴原始载荷谱；S2.基于单轴原始载荷谱确定出极值超出量，并基于极值超出量建立广义pareto分布模型；S3.基于广义pareto分布模型将单轴原始载荷谱进行外推得到外推单轴载荷谱，然后根据外推单轴载荷谱确定外推多轴载荷谱。通过多轴载荷同时受到不同方向载荷的情况下对载荷进行外推处理，从而能够为车辆后续分析问题提供更加准确和多样的数据支持，保证最终分析结果的准确性。终分析结果的准确性。终分析结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
考虑相位关系保持的时域的多轴载荷谱外推方法


[0001]本专利技术涉及一种车辆载荷分析方法，尤其涉及一种考虑相位关系保持的时域的多轴载荷谱外推方法。

技术介绍

[0002]在车辆中存在各种部件，在实际的零部件疲劳损伤分析中，在道路上采集实测载荷谱需要花费大量的时间，为缩短实测载荷采集时间，可以对采集的载荷谱进行统计学分析，当满足某个或某类分布情况后，进而对采集载荷谱进行外推，当外推载荷的分析结果与实测载荷分析结果在满足误差的范围内具有相同的分析结果时，则认为外推载荷谱与实测载荷谱是一致的，为车辆零部件的损伤预测提供数据支持。
[0003]现有技术中，对于车辆的部件的载荷谱外推往往都是基于某一个单一维度来进行，然而汽车的部件往往不仅仅只受到某一方向的载荷，而是受到多个维度的载荷受力，也就是存在多个轴的载荷相互作用，因此，考虑单一维度的载荷不符合车辆的实际工况，而且现有技术也没有考虑到载荷的相关性问题。
[0004]因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种考虑相位关系保持的时域的多轴载荷谱外推方法以解决上述技术问题。
[0006]本专利技术提供的一种考虑相位关系保持的时域的多轴载荷谱外推方法，包括以下步骤：
[0007]S1.实时采集车辆在行驶过程中多轴载荷，确定多轴之间载荷的相位相关系数，当相关系数大于设定值时，将多轴原始载荷谱转换为单轴原始载荷谱；
[0008]S2.基于单轴原始载荷谱确定出极值超出量，并基于极值超出量建立广义pareto分布模型；
[0009]S3.基于广义pareto分布模型将单轴原始载荷谱进行外推得到外推单轴载荷谱，然后根据外推单轴载荷谱确定外推多轴载荷谱。
[0010]进一步，步骤S1中，具体包括：
[0011]对实时采集的多轴载荷谱进行雨流投影计数法处理，将多轴原始载荷谱转换为单轴原始载荷谱，其中，雨流投影计数法公式如下：
[0012]L(t)＝c1L1(t)+c2L2(t)+
…
+c
i
L
i
(t)+
…
+c
n
L
n
(t)；
[0013]L(t)为t时刻线性叠加后的所形成的单轴载荷，c
i
为t时刻载荷叠加系数且i＝1,2,
…
,n，L
i
(t)为t时刻作用在车辆第i个轴的外部载荷；
[0014]其中，
[0015]获取不同时刻的合成后的单轴载荷的疲劳累积损伤，并找出疲劳累积损伤的最大值，并将疲劳累积损伤最大值对应的载荷叠加系数作为最终的载荷转换叠加系数，并代入
到液流投影技术法公式中得到单轴原始载荷谱。
[0016]进一步，步骤S2中具体包括：
[0017]S21.确定单轴原始载荷的阈值范围；
[0018]S22.在阈值范围内设定一个初始阈值u0，将预置范围内大于u0的所有值作为样本集，从样本集中抽取N
j
值作为初始样本；
[0019]S23.采用基于初始样本计算广义pareto分布模型的形状参数的初始估计值且记为ξ0；
[0020][0021]E(X
‑
u)是初始样本均值；Var(X
‑
u)是初始样本方差；
[0022]S24.采用自抽样法在样本集中随机且可重复地选择N
j
个数据，得到自抽样样本B
i
，其中，B
i
中包含b组N
j
个数据；
[0023]S25.计算自抽样样本的B
i
所对应的广义pareto分布模型的形状参数估计值ξ
i
，其中，形状参数估计值ξ
i
为b个；
[0024][0025]其中：E
i
(X
‑
u)为第i个自抽样样本的均值，Var
i
(X
‑
u)为第i个自抽样样本的方差；
[0026]S26.计算广义pareto分布模型的形状参数偏差Bia(ξ)和形状参数方差Var(ξ)；
[0027]S27.基于形状参数偏差Bia(ξ)和形状参数方差Var(ξ)计算均方误差估计值MSE(ξ
i
)：
[0028]MSE(ξ
i
)＝Bia2(ξ)+Var(ξ)；
[0029]S28.重置初始阈值，u
i
＝u0+i
·
△
u,i＝1,2,
…
,m,
△
u为设定步长，重复步骤S22
‑
S27，得到m个均方误差估计值MSE(ξ
i
)；
[0030]S29.在m个均方误差估计值MSE(ξ
i
)中选择值最小的均方误差估计值MSE(ξ
i
)所对应的阈值作为最优阈值；
[0031]S210.计算极值超出量，基于极值超出量采用极大似然估计法对广义pareto函数的形状参数和尺度参数进行参数估计，得到广义pareto函数的形状参数和尺度参数并代入到广义pareto函数中得到最终的广义pareto函数。
[0032]进一步，步骤S26中，通过如下方法计算形状参数偏差Bia(ξ)和形状参数方差Var(ξ)：
[0033][0034][0035]进一步，步骤S21中具体包括：
[0036]采用经验法从单轴原始载荷分布中截取一段载荷分布；
[0037]以截取的载荷分布的上限值为确定计算范围[0,U],U为截取的载荷分布的载荷上
限值；
[0038]在计算范围内计算范围[0,U]，以设定步长
△
U计算均值超出值e
n
(u)：
[0039]其中，N
n
为截取的载荷分布的数据个数，X
i
为截取的载荷分布中第i个点的值，u为设定值，u＝i
·
△
U，i＝0,1,2，
…
，n；
[0040]将得到的n个均值超出值e
n
(u)拟合成曲线，并将该曲线转化为多个直线段所形成的折线；
[0041]计算每个直线段中对应的均值超出值e
n
(u)到当前直线段的距离的均值最小值，该最小值对应的直线段的断点对应的均值超出值e
n
(u)作为单轴原始载荷的阈值范围。
[0042]进一步，将外推单轴载荷谱与单轴原始载荷谱相减得到外推量：
[0043]△
G＝G
e
‑
G
o
；
[0044]ΔG为外推量，Ge为多轴转换为单轴的合成载荷，Go为原始合成载荷；
[0045]外推本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑相位关系保持的时域的多轴载荷谱外推方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.实时采集车辆在行驶过程中多轴载荷，确定多轴之间载荷的相位相关系数，当相关系数大于设定值时，将多轴原始载荷谱转换为单轴原始载荷谱；S2.基于单轴原始载荷谱确定出极值超出量，并基于极值超出量建立广义pareto分布模型；S3.基于广义pareto分布模型将单轴原始载荷谱进行外推得到外推单轴载荷谱，然后根据外推单轴载荷谱确定外推多轴载荷谱。2.根据权利要求1所述考虑相位关系保持的时域的多轴载荷谱外推方法，其特征在于：步骤S1中，具体包括：对实时采集的多轴载荷谱进行雨流投影计数法处理，将多轴原始载荷谱转换为单轴原始载荷谱，其中，雨流投影计数法公式如下：L(t)＝c1L1(t)+c2L2(t)+
…
+c
i
L
i
(t)+
…
+c
n
L
n
(t)；L(t)为t时刻线性叠加后的所形成的单轴载荷，c
i
为t时刻载荷叠加系数且i＝1,2,
…
,n，L
i
(t)为t时刻作用在车辆第i个轴的外部载荷；其中，获取不同时刻的合成后的单轴载荷的疲劳累积损伤，并找出疲劳累积损伤的最大值，并将疲劳累积损伤最大值对应的载荷叠加系数作为最终的载荷转换叠加系数，并代入到雨流投影技术法公式中得到单轴原始载荷谱。3.根据权利要求1所述考虑相位关系保持的时域的多轴载荷谱外推方法，其特征在于：步骤S2中具体包括：S21.确定单轴原始载荷的阈值范围；S22.在阈值范围内设定一个初始阈值u0，将预置范围内大于u0的所有值作为样本集，从样本集中抽取N
j
值作为初始样本；S23.采用基于初始样本计算广义pareto分布模型的形状参数的初始估计值且记为ξ0；E(X
‑
u)是初始样本均值；Var(X
‑
u)是初始样本方差；S24.采用自抽样法在样本集中随机且可重复地选择N
j
个数据，得到自抽样样本B
i
，其中，B
i
中包含b组N
j
个数据；S25.计算自抽样样本的B
i
所对应的广义pareto分布模型的形状参数估计值ξi，其中，形状参数估计值ξ
i
为b个；其中：E
i
(X
‑
u)为第i个自抽样样本的均值，Var
i
(X
‑
u)为第i个自抽样样本的方差；S26.计算广义pareto分布模型的形状参数偏差Bia(ξ)和形状参数方差Var(ξ)；S27.基于形状参数偏差Bia(ξ)和形状参数方差Var(ξ)计算均方误差估计值MSE(ξ
i
)：MSE(ξ
i
)＝Bia2(ξ)+Var(ξ)；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑国峰，陈柏先，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：