汽车疲劳耐久性试验数据采集与应用(疲劳培训)

PCBChinaApplicationEngineer:徐能伟Cellphone:18611751496E-mail:[e-mail]汽车疲劳耐久性试验数据采集与应用12PCB集团简介整车和零部件性能试验汽车疲劳耐久试验载荷分解与疲劳分析PCB车轮六分力传感器Agenda3PCBGROUPEstablished1967成立于1967年Locatedon6acresnearBuffalo,NewYork,USA位于美国纽约布法罗市Specialiseinsensorsforrapidandsteady-statepressure,force,acousticandvibrationmeasurements致力于快速和稳态压力、力、声学和振动测量Representedinover50countries在超过50个国家设有代表处或分销商AS9100Certified,ISO9001Certified,A2LAAccreditedtoISO17025AS9100认证，ISO9001认证，A2LA认证4PCBGROUPVibration,Shock,Pressure,Force,Load,Torque,AcousticMeasurementSolutions振动、冲击、压力、力、载荷、扭矩、声学等测试解决方案SignalConditioner信号调理器WFT六分力传感器DCAccelerometerDC加速度计3-ComponentDynamicForce三分量动态力传感器PressureTransducer静/动态压力传感器MiniatureAccelerometer小型加速度计TORKDISK®扭矩传感器LoadCell载荷称重传感器HumanVibrationMeters人体振动表HighSensitivityMicrophones高灵敏度传声器SoundLevelMeters声级计5Calibration传感器标定系统Shakers激振器InstrumentedSteeringWheel测力方向盘PCBGROUP整车与零部件试验整车道路试验•整车不同路面试验噪音与振动测试实验室试验•整车转鼓试验台试验•整车模态试验•零部件模态试验•进气噪音测试•排气噪音测试•转递函数测试•整车漏声测试减震降噪材料试验•吸音系数测试•声音传递损失测试•阻尼特性测试•橡胶件刚度测试振动与噪声试验整车道路载荷测试整车疲劳试验零部件载荷测试零部件疲劳试验整车应力测试零部件应力测试疲劳与强度试验整车与零部件性能试验8汽车疲劳耐久解决方案流程汽车疲劳耐久试验9测试步骤1.对所有的通道和传感器进行命名和编号。10测试步骤2.确认方向1）加速度计方向与整车坐标系的关系2）位移传感器：拉伸为正，压缩为负3）方向盘转角：左转为正3.对分段采集的工况名称，采集次数要预先编号，让其与实验工况的名称一致，如制动工况、蛇形工况等等。4.采集之前，测量各轮胎气压以保证气压一致，同时测量各轮胎静态载荷；记录天气和室外温度，风速和方向，路面是否积水等；轮胎一定要做动平衡。6.在采集完之后，让汽车处于水平路面，发动机怠速，记录数据10秒钟；5.在正式上路采集之前，让汽车处于水平路面，发动机怠速，记录数据10秒钟；11测试步骤8.采集完一种工况，看看数据质量，如好再继续；否则要查明原因再继续；7.先测空载，然后满载；先测好路面，然后坏路面；每种工况测三次；9.确保所有数据通道点数和采样频率一致12测试步骤10.确保制动信号的采集连续，真实反映驾驶员刹车过程，即从驾驶员的脚踏上并压下制动踏板然后放开，整个过程的信号都将是-5伏，其它时候都将是0。因此在采集完成后，要对此进行处理；13测试步骤11.有条件的话，可以采用给特征路面标记14测试步骤12.采集完成后，要对所有加速度信号进行低通滤波器滤波，并注意没有相位移动；最后对所有采集的信号要进行检查，在确保信号没问题后，再拆解测试仪器。13.完成测试报告，并对所有测试通道的正负极和测量信号名称与内容给予明确说明，必要时附以照片帮助说明（要特别注意的是，车辆参考坐标系的XYZ方向，按右手螺旋法则，X：水平指向车后；Y：水平指向车右；Z：垂直指向车上。因此对各通道正负极说明时，尽可能用车辆参考坐标系说明）。15记录试验车状态试验车规格车型车辆识别码VIN发动机排量变速箱类型驱动类型轮胎类型前桥轴荷后桥轴荷测试基本情况试验场襄樊时间室外温度测试人员16设备仪器安装调试每一个设备仪器都需要调试正常，应变最好有补偿，做成半桥或者全桥。数据线一定采用高屏蔽的线缆。通道很多，一个数采可能不够，可以用多个，最好所有通道一次同步采集，必要时用路由器同步。供电：电源最好采用直流电瓶。六分力传感器单独供电，电瓶必须固定。加速度计等传感器必须固定在大的不易变形的零件上，固定支架必须保证最够的强度和刚度。17车轮六分力传感器测力方向盘设备仪器安装调试18三向加速度传感器GPS天线应变片拉线式位移设备仪器安装调试19制定严格全面的道路试验规范。试验规范20试验规范21原则：测试过程中，确保试验数据的可靠与准确性。（为了确保数据质量，在正式测试之前，进行一个试测。试测的工况可以选择加速+制动+转向的工况，然后进行数据检查和校队。）测试原则六分力传感器输出信号22左右悬架位移信号左前轮轴头三向加速度信号23左前轮轴头三向加速度信号24汽车在行驶过程中，不平路面的激励以及驾驶员输入（转向，加速，制动）将导致汽车行驶状态的变化。这种变化将使车轮载荷随时间而变，进而悬架各零部件之间发生相对位移。这种相对位移的产生源于悬架各零部件之间的动态载荷所发生的相对变化，故而在行驶里程累计到一定程度后，某些零部件将会疲劳破坏。因此有效的获取悬架零部件动态载荷时间历程，是分析和设计零部件耐久性能的重要工作。一般来说，悬架结构强度和疲劳分析可以分为零部件级和系统级分析方法。零部件级分析：采用多体动力学方法得到悬架硬点载荷，对单一结构进行分析的方法；系统级分析方法：以整个悬架为基础，同时考虑衬套、限位块刚度以及零部件间相互运动的影响的分析方法。零部件级分析方法原理简单，而且容易将分析过程流程化、规范化，从而保证分析结果的准确性和一致性；系统级分析方法，由于能够考虑几乎所有的悬架本身特性，如非线性连接关系、运动关系等特性，因而可以得到更为准确的分析结果。载荷分解25疲劳分析26疲劳分析五框图几何材料疲劳参数载荷（时间历程）疲劳分析结果（损伤/寿命）疲劳分析27转向节单位载荷作用下应力场疲劳分析制动工况砾石路工况卵石路工况转向节疲劳寿命结果28PCBLoadandTorque-AcquiredKeyTransducersin19991999年并购KeyTransducers公司-AcquiredRSTechnologiesassetsin2009于2009年收购RSTechnologies公司-Engineersandmanufacturesloadcells,torquetransducers,wheelforcetransducers设计和制造载荷传感器、扭矩传感器以及六分力传感器-Engineersandmanufacturestoolingsystemsbasedonloadandtorqueapplications(torqueangletransducers,torquewrenches,acquisitionsunits)基于载荷和扭矩的应用，设计和制造相应的延伸产品（扭矩角度传感器，扭矩扳手，采集模块）-Marketstoautomotive,aerospaceandrailapplications应用领域涉及汽车，航空航天以及铁路PCBWheelForceTransducerPCB车轮六分力传感器29HistoryofWheelForceTransducer车轮六分力传感器发展历史Inventedin1972–RalphShoberg,RSTechnologiesOwner由RS原拥有人RalphShoberg发明于1972年FordMotorCompany–CrownVictoria(notelowprofiledesign)与福特公司联合设计（扁平型设计）,用于维多利亚皇冠型轿车30HistoryofWheelForceTransducer车轮六分力传感器发展历史SinglePieceDesign整体式设计L–StrutConfigurationL型桥路设计CablingthroughSpindle信号由特殊改制的传动轴输出31HistoryofWheelForceTransducer车轮六分力传感器发展历史OriginalcompleteonewheelsystemwithTransducerInterfaceUnit(TIU)最初的一套完整的六分力传感器系统，带TIU接口单元32HistoryofWheelForceTransducer车轮六分力传感器发展历史ATCaldwellAwardforTechnicalPaperonWFTWFT技术论文所获奖励33HistoryofWheelForceTransducer车轮六分力传感器发展历史SecondGeneration–EvolvestobelikethemodernWFT第二代-与现在主流的WFT产品已经非常相似34Series5400WheelForceTransducer5400系列车轮六分力传感器…essentiallya“disk”designedtoreplacethecenterofthevehiclerimthatisstraingagedtomeasureforcesandmomentsaboutitscenter本质上来说，它就是一个替代汽车轮辋中心部分的圆盘，通过其上的应变片来测量作用在车轮中心位置上的力和扭矩。SowhatexactlyisaWheelForceTransducer?什么是车轮六分力传感器？35…a6degreeoffreedomsensorcapableofmeasuringvertical,lateral,andlongitudinalforcessimultaneouslywithbrake,steer,andcambermoments在车轮制动、转向和外倾时，能够同时测量车轮的垂直、侧向及纵向的力和扭矩的六自由度的传感器。Series5400WheelForceTransducer5400系列车轮六分力传感器Whatdoesitdo?它用来做什么？36Fy´Fx´Fz´My´Mx´Mz´…ideallythatsensorwouldallowforaccuratetranslationoftherotatingmeasurementsintothemoreusefulinputstothevehicleatthetirepatchorthespindlesuchasvertical,lateral,andlongitudinalforcessimultaneouswithbrake,steer,andcambermoments理想状态下，传感器能够测量车轮制动、转向和外倾时的垂直、侧向及纵向的力，并对这些测量的参数进行精确转换，从而得到更有用的通过车轴或者车轮传递给汽车的输入量。Fy´Fx´Fz´My´Mx´Mz´Series5400WheelForceTransducer5400系列车轮六分力传感器37NotonlydidPCBmakethefirstWheelForceTransdu