[发明专利]一种特征载荷识别及加速试验载荷谱编制方法

说明书

本发明公开了一种特征载荷识别及加速试验载荷谱编制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)原始载荷谱的输入；(2)原始载荷谱统计参数获取；(3)对原始载荷谱进行功率谱密度分析，获得信号的频域特征；(4)对载荷谱信号进行j层小波分解；(5)根据载荷频段特征对小波系数进行重构，然后对小波分量进行分组；(6)确定各组相对载荷阈值；(7)识别信号中幅值高于阈值部分，定位其时间段；(8)载荷谱信号片段形成及拼接；(9)加速试验载荷谱与原始载荷谱对比，如关键统计参数变动较大，需要重新确定相对阈值后再次识别提取，直到关键统计参数符合要求，完成编制工作。

技术领域：

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种特征载荷识别及加速试验载荷谱编制方法。

背景技术：

汽车是现代人类工作、生活不可或缺的交通工具，随着传统汽车轻量化的持续进行及新能源汽车载荷的不断增加，汽车结构件承受应力呈增长趋势，如何正确预估其疲劳寿命成为汽车抗疲劳设计的关键工作之一。

在这方面，因汽车结构及工作条件的复杂性，一直存在比较大的技术难度。其中，在汽车抗疲劳设计的工作中，加速疲劳试验载荷谱的编制对于判断预估零件疲劳寿命的准确性以及在产品验证过程中快速准确地确定其实际寿命起着至关重要的作用。在现有的加速疲劳载荷谱编制方法中，删除无效小载荷的方法得到广泛应用，基于删除无效小载荷的编谱方法的基本原则是试图识别并删除原始载荷谱中对损伤影响较小的载荷循环来缩短试验加载时间，同时尽量保持加速试验载荷谱与原始载荷谱的损伤模式基本一致。

基于删除无效小载荷的编谱方法的基本原则，相关研究人员开展了诸多研究，比较典型的编谱方法主要分从时域出发及从频域出发两个方面。

1)基于时域的载荷谱编制方法

成永刚等人通过对汽车悬架下摆臂的疲劳耐久试验，基于损伤保留原则进行编谱，并以此为加载条件进行了零件疲劳寿命仿真预估对比分析。发现删除部分对损伤影响较小载荷后的载荷谱，其疲劳寿命仿真结果与原始载荷谱基本一致，但仿真周期有明显减少。基于损伤保留原则在保留原载荷谱损伤变化较小的前提下，还能缩短试验周期。

2)基于频域的载荷谱编制方法

Abdullah S.等将载荷谱信号通过短时傅里叶变换进行分解、累加及阈值划分，识别损伤效应较大的载荷循环，在保证损伤量基本不变的情况下，载荷谱时长减少16％，且载荷谱的统计参数误差控制在10％以下。

各编谱方法之间的差异主要体现在对“小载荷”的界定、识别与删除的具体手段不同。现有的方法并没有根据载荷的时～频特性去加以识别，而频率的不同会导致零件产生不同的动态应力，忽略其影响对无效载荷的识别及认定会产生一定误差。

发明内容：

本发明的目的是针对现有方法在加速试验载荷谱编制过程中无效载荷的识别及认定方面存在的误差，提供一种特征载荷识别及加速试验载荷谱编制方法，该方法通过对原始载荷谱信号进行小波变换，利用小波变换独有的时～频特性，合理设定重构信号相对阈值，快速准确界定及识别无效载荷，对应原始载荷谱时域信号时间轴进行无效载荷删除，对保留信号进行重新连接形成最终经过压缩的加速试验载荷谱，从而保持加速试验载荷谱与原始载荷谱的损伤模式的基本一致，并进一步提高了加速试验载荷谱的编谱效率，缩短了加速疲劳试验周期。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种特征载荷识别及加速试验载荷谱编制方法，具体步骤如下：

(1)原始载荷谱的输入；

(2)原始载荷谱统计参数获取；

(3)对原始载荷谱进行功率谱密度分析，获得信号的频域特征；

(4)对载荷谱信号进行j层小波分解；

(5)根据载荷频段特征对小波系数进行重构，然后对小波分量进行分组；