基于道路模擬臺架的摩托車加速疲勞耐久試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及摩托車性能測試領(lǐng)域，尤其涉及一種摩托車疲勞耐久試驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 摩托車的疲勞耐久性能是整體性能中的一個重要指標(biāo)，與摩托車使用周期的年均 成本直接相關(guān);現(xiàn)有技術(shù)中對摩托車疲勞耐久測試大多是在真實道路上進(jìn)行，基于道路的 疲勞試驗非常耗時，試驗成本也非常高。為了降低測試成本，出現(xiàn)了模擬道路用的耐久試驗 臺架，相對于道路試驗，臺架試驗具有非常明顯的優(yōu)勢，二者的比較見表1。由于道路試驗需 要駕駛員，受天氣狀況影響，試驗時間往往很難掌控，而試驗環(huán)境也常常是變化的，試驗結(jié) 果的觀察也存在諸多不便。相對而言，臺架試驗易控制、更快速、重復(fù)性好。此外，摩托車的 安全性相對于汽車更差，因此，摩托車采用臺架來進(jìn)行疲勞耐久試驗還能保證測試人員的 安全。 「nrml L〇〇〇4j 表1道路試驗與臺架試驗特點比較
[0005] 國外在上世紀(jì)初就已經(jīng)開始對疲勞耐久試驗技術(shù)進(jìn)行研究，主要應(yīng)用在汽車研發(fā) 領(lǐng)域。早期，主要通過實際路面開展疲勞耐久試驗。上世紀(jì)20年代，美國修建阿伯丁軍用試 驗場，隨后，通用、福特等在密西根州修建了自己的耐久性試驗場，耐久性試驗道路包括碎 石路、砂路、老式鄉(xiāng)村土路、扭曲路等，用于對汽車零部件進(jìn)行最嚴(yán)酷的試驗。
[0006] 1962年，美國MTS公司制造了世界上第一臺4通道輪胎耦合式汽車道路模擬試驗 機，將耐久試驗搬入室內(nèi)。從此，液壓伺服作動器被引入汽車耐久試驗，試驗的重復(fù)性得以 大幅提高。1974年，美國MTS公司發(fā)明RPC試驗技術(shù)，將道路模擬試驗技術(shù)帶入一個嶄新發(fā)展 階段。
[0007] 在中國，各大汽車企業(yè)從上世紀(jì)80年代初開始陸續(xù)引進(jìn)國外道路模擬臺架開展整 車和零部件的疲勞耐久試驗研究。目前，道路模擬試驗技術(shù)在汽車整車及零部件試驗中得 到廣泛應(yīng)用，強化系數(shù)達(dá)到10倍以上。道路模擬主要在16通道的道路模擬試驗臺架上完成， 模擬迭代基于車輪力傳感器實現(xiàn)，試驗設(shè)備及試驗成本非常昂貴，每只車輪力傳感器高達(dá) RMB100 萬元。
[0008]但是，在摩托車研發(fā)領(lǐng)域，應(yīng)用道路模擬臺架開展疲勞耐久試驗研究相對較少。印 度TVS汽車公司深入研究了摩托車有關(guān)零部件的壽命預(yù)測和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并借助MTS試驗臺架 開展了試驗研究。臺灣車輛檢測中心(ATRC)，對摩托車的零部件如車把、中撐開展了加速疲 勞試驗研究。重慶理工大學(xué)有一套MTS兩通道輪胎耦合道路模擬試驗臺，與嘉陵、隆鑫展開 了多年合作，在摩托車疲勞耐久臺架試驗、虛擬試驗等方面進(jìn)行了初步探索。顯然，這些研 究都未能完整模擬摩托車的實際受力狀況。比較發(fā)現(xiàn)，摩托車感受的載荷與汽車明顯不同： 汽車的四個減震器基本與地面垂直，四個車輪上主要受垂向載荷激勵;而摩托車的前后減 震是傾斜的，主要受垂向載荷和縱向載荷。需要說明的是，重慶理工大學(xué)的學(xué)者發(fā)表的相關(guān) 文獻(xiàn)都是基于兩通道的道路模擬試驗臺，因此，都無法準(zhǔn)確地模擬摩托車的實際受力狀況， 無法取得與道路試驗一致的疲勞耐久試驗效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于道路模擬臺架的摩托車加速疲勞耐 久試驗方法，該方法基于道路模擬臺架的摩托車加速疲勞耐久試驗方法采用四通道的摩托 車道路模擬試驗臺，可以準(zhǔn)確模擬摩托車的真實受力狀況，模擬用的偽損傷通過四通道的 加速度信號作為路譜，為了提高模擬精度，以及縮短試驗周期，對路譜做了進(jìn)一步的處理和 迭代，并用迭代后的驅(qū)動信號反向得到模擬路譜降低試驗誤差，解決了道路試驗周期長、成 本高、效率低、安全性差等缺點。
[0010] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種基于道路模擬臺架的摩托車加速疲勞耐久試驗方法， 通過實際駕駛試驗得到摩托車的目標(biāo)用戶實際行駛道路的路譜，對實際行駛道路的路譜采 用雨流計數(shù)法統(tǒng)計載荷循環(huán)數(shù)，得到目標(biāo)用戶實際行駛道路的目標(biāo)載荷雨流分布矩陣，按 照以下步驟進(jìn)行模擬試驗；
[0011] S1:設(shè)置若干種類型的強化損傷路段；
[0012] S2:通過實際駕駛試驗得到各個強化損傷路段的路譜；
[0013] S3:將摩托車安放到道路模擬臺架上進(jìn)行試驗，對各個強化損傷路段的路譜分別 進(jìn)行迭代求解得到最終驅(qū)動信號；
[0014] 所述迭代求解的具體過程為，首先用白噪聲信號對摩托車進(jìn)行試驗，得到道路模 擬臺架系統(tǒng)的傳遞函數(shù);然后加載路譜作為試驗所需的期望響應(yīng)信號，根據(jù)傳遞函數(shù)和期 望響應(yīng)信號，利用矩陣求逆的方法求得初始驅(qū)動信號；最后通過試驗反復(fù)迭代逐漸修正初 始驅(qū)動信號，從而得到各個強化損傷路段的最終驅(qū)動信號；
[0015] S4:將摩托車安放到道路模擬臺架上利用最終驅(qū)動信號進(jìn)行試驗得到各個強化損 傷路段的模擬路譜；
[0016] S5:對各個強化損傷路段的模擬路譜采用雨流計數(shù)法統(tǒng)計載荷循環(huán)數(shù)，得到各個 強化損傷路段的強化載荷雨流分布矩陣；
[0017] S6:按照一定的比例系數(shù)混合各個強化損傷路段的強化載荷雨流分布矩陣得到總 雨流分布矩陣，通過最小值求解使總雨流分布矩陣與目標(biāo)載荷雨流分布矩陣等效，得到各 個強化損傷路段的比例系數(shù)；
[0018] S7:將各個強化損傷路段的比例系數(shù)和最終驅(qū)動信號組合在一起，編制成一個完 整驅(qū)動信號，在道路模擬臺架上用完整驅(qū)動信號對摩托車開展疲勞耐久試驗，得到摩托車 全壽命周期內(nèi)的疲勞耐久試驗結(jié)果。
[0019] 所述路譜的具體獲得方式為，首先在摩托車的前、后軸軸頭分別安裝振動傳感器， 在摩托車行駛時，振動傳感器采集的信號即路譜。
[0020] 所述振動傳感器采集的信號取垂向和縱向的信號構(gòu)造加速度四維矩陣作為路譜 信號。
[0021] 所述強化損傷路段包括但不限于如下11種:搓板路、石塊路、卵石路、沙灘路、魚鱗 坑路、條石路、瀝青路、泥土路、水泥路、波形路、陡坡路。
[0022]所述步驟S2中還包括對各個強化損傷路段的路譜進(jìn)行處理的步驟，對路譜的處理 包括去均值、去除異常峰值點、濾波、去除小值。
[0023] 所述去除異常峰值點的方式為采用設(shè)置幅值門限的方法去除異常峰值點，以獲得 真實的路譜，幅值門限設(shè)置為3~6倍均方差值。
[0024] 所述濾波為采用低通濾波器進(jìn)行濾波。
[0025]所述去除小值為設(shè)置去除幅值，將信號值小于去除幅值的信號去除，去除幅值設(shè) 定為信號最大值的5%~10%。
[0026] 所述步驟S6中各個強化損傷路段的比例系數(shù)具體求得方式為， η
[0027] 首先，將目標(biāo)載荷雨流分布矩陣記為^=Σ.4Λ',_， i='i
[0028] 將各個強化損傷路段的強化載荷雨流分布矩陣記為Xni = l、2、3……n， η
[0029] 將混合用的比例系數(shù)記為Ai，i = l、2、3……n，得到Σ4義，
[0030]式中，Xi為第i種強化損傷路段的強化載荷雨流分布矩陣；
[0031 ] Μ為第i種強化損傷路段的比例系數(shù)，即混合權(quán)重系數(shù)；
[0032] 然后，用約束條件1、2求Y的最小值，即Min丨丨： i-?
[0033] 條件1:比例系數(shù)Ai為整數(shù)，i = 1、2、3……η; η
[0034] 條件2:混合后路段總長度最短，即要求！44的值最小，式中，Si為第i種強化損 1=1. 傷路段的長度，i = l、2、3......η。
[0035] 本發(fā)明基于道路模擬臺架的摩托車加速疲勞耐久試驗方法采用四通道的摩托車 道路模擬試驗臺，可以準(zhǔn)確模擬摩托車的真實受力狀況，模擬用的偽損傷通過四通道的加 速度信號作為路譜，為了提高模擬精度，以及縮短試驗周期，對路譜做了進(jìn)一步的處理和迭 代，并用迭代后的驅(qū)動信號反向得到模擬路譜降低試驗誤差;采用雨流計數(shù)法統(tǒng)計載荷循 環(huán)數(shù)，得出各種道路的雨流分布矩陣，同時考慮了均值和循環(huán)載荷大小，相對于應(yīng)變片測量 方法更簡便，更容易實現(xiàn);總的來說本方法能顯