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基于測量載荷譜的一種新鋼板彈簧耐久性測試和仿真方法

鋼板彈簧是商用車懸架系統(tǒng)的重要部件，其在車輛行駛中經(jīng)受多方向交變負(fù)荷作用，因此在進(jìn)行車輛鋼板彈簧耐久性試驗(yàn)時，需要將這些負(fù)荷考慮在內(nèi)，但測量車輛鋼板彈簧耐久性的試驗(yàn)成本高且耗時。因此，建立了測試鋼板彈簧耐久性的測試臺，該測試臺能夠模擬多軸加載并提供相同的疲勞負(fù)荷工況加速試驗(yàn)信號。

測量和獲得負(fù)荷譜。負(fù)荷譜來自具有不同破壞性質(zhì)的10種不同耐久性通道。通過鋼板彈簧上的應(yīng)變計(jì)和傳感器記錄鋼板彈簧的應(yīng)力、加速度，車輛的速度和位置數(shù)據(jù)由GPS收集。將所記錄的負(fù)荷譜在Diadem軟件下進(jìn)行處理。

通過線性損傷累計(jì)求出負(fù)荷譜的損傷和，消除目標(biāo)損傷占較小百分比的通道信號，得到的負(fù)荷譜縮短，生成具有相同疲勞壽命的加速疲勞測試信號。每一個測試信號的周期通過試驗(yàn)臺上的目標(biāo)損傷得到，因此大大縮短了鋼板彈簧耐久性試驗(yàn)的費(fèi)用和試驗(yàn)時間。

該測試臺包含5個液壓缸，因此可以在5個方向上施加負(fù)荷，2個鋼板彈簧可以同時進(jìn)行測試，2 個250kN液壓缸、2個100kN液壓缸和1個100kN液壓缸的布置如圖1所示。5個液壓缸分別施加垂直力、縱向力和側(cè)向力。

對鋼板彈簧進(jìn)行有限元分析，其所受的力和力矩來自于車輛多體動力學(xué)仿真。通過有限元分析得到的鋼板彈簧應(yīng)力與試驗(yàn)結(jié)果對比，驗(yàn)證了該方法的有效性。本文所建立的測試信號、試驗(yàn)臺和仿真方法能應(yīng)用于鋼板彈簧的設(shè)計(jì)，從而保證其理想的疲勞壽命。

圖1　鋼板彈簧耐久性試驗(yàn)臺

刊名：Procedia

Engineering（英）

刊期：2015年第101期

作者：Basaran Ozmen et al

編譯：王瑩