[发明专利]一种试验载荷谱的编制方法

说明书

本发明涉及一种试验载荷谱的编制方法，该方法包括应力参考点的选取、实测数据信号处理、无效应力循环门槛值的设置、无效应力循环的判别、无效载荷时间段的确定和断点连接步骤。该方法可以缩短试验周期，真实反映关键部件受载情况，并且浓缩前后满足损伤一致性原则。

发明领域

本发明属于试验测试系统领域，具体而言涉及一种试验载荷谱的编制方法。

技术背景

铁路车辆关键部件是影响列车安全运行的重要影响因素之一，试验是对关键部件设计和评价的重要手段。试验方面，线路试验方法可以反映关键部件的真实工况，但试验周期长、成本高，不可能做到每条线路每个车型都进行线路实测试验。室内模拟线路台架试验方法可以用较短的周期、较高的效率来进行试验。因此，模拟线路台架试验对于关键部件的设计和评价十分必要。

在室内试验台上进行线路模拟加载试验时，需要编制用于加载的试验载荷谱作为驱动激励信号。试验载荷谱的来源为经过处理的线路试验实测的载荷时间历程。由于车辆在线路上实际运行时，能引起结构疲劳损伤的大载荷是相对较少的，对疲劳损伤贡献不大或无损伤的小载荷占了绝大部分时间，因此，为缩短试验周期，有效降低试验费用，需对载荷时间历程进行浓缩简化。

车辆在线路上运行时，关键部件时刻受到各种各样载荷的共同作用，各种载荷是耦合在一起的，多种载荷的共同作用造成了关键部件的疲劳破坏，所以很难分析出某种载荷多大可以对关键部件造成疲劳损伤，也就不能直接确定某种载荷多大应该保留，多小应该删除。即使通过相关计算保留了每一种载荷类型较大的载荷，也破坏了各载荷的对应的时间规律，无法将其用于模拟线路台架试验。

不论载荷如何作用于关键部件，载荷对关键部件的疲劳破坏都是通过内部的应力来表征的。应力是疲劳破坏的唯一依据，当某时间段结构的应力范围高于其疲劳截止极限，说明该时间段的结构产生疲劳损伤，对应时间段的载荷认为是对关键部件能造成损伤的有效载荷。在应力时间历程中剔除应力范围低于疲劳截止极限的时间段，并同步剔除对应的载荷时间段，便可以保留有效的载荷时间历程。对载荷时间历程的浓缩简化，并没有强化载荷，也没有改变载荷循环顺序，各个载荷被同步的保留，不改变各载荷共同作用的规律，其耦合关系不会改变，真实再现关键部件的受载状况、振动形式以及疲劳破坏等情况。

现有的技术中，铁路车辆关键部件的试验载荷谱的编制方法主要有两种，一种是基于实测的载荷时间历程，采用雨流计数法获取载荷谱块，并通过损伤一致性原则编制试验载荷谱块，该方法将时域信号转换为频域信号，没有考虑载荷的变化过程，无法再现关键部件真实受载情况；另一种方法是将实测的载荷时间历程直接作为试验载荷谱进行加载试验，该方法试验周期太长，大大增加了研发成本。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本申请的发明人提出一种基于应力依据点的铁路车辆关键部件模拟线路加载试验载荷谱的编制方法，该方法可以缩短试验周期，真实反映关键部件受载情况，并且浓缩前后满足损伤一致性原则。

本发明的上述目的是采用如下技术方案来实现的。

本发明提出一种试验载荷谱的编制方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、应力参考点的选取

利用仿真计算方法，结合关键部件实际运用情况，选取疲劳危险部位，然后选出仿真计算中应力相对较大的点以及实际运用中经常出现问题的点作为应力参考点。本发明以疲劳危险部位作为应力参考点，能减少线路实测试验以及试验载荷谱编制的工作量和成本。

步骤二、实测数据信号处理

在编制试验载荷谱前，对同步测试得到的应力时间历程和载荷时间历程去除毛刺信号处理、去除零点漂移处理、去除干扰滤波处理。

步骤三、无效应力循环门槛值的设置

设置无效应力循环的应力幅值门槛值σ_aH和应力平均值门槛值σ_mH。