基于测量载荷谱的一种新钢板弹簧耐久性测试和仿真方法



基于测量载荷谱的一种新钢板弹簧耐久性测试和仿真方法

钢板弹簧是商用车悬架系统的重要部件，其在车辆行驶中经受多方向交变负荷作用，因此在进行车辆钢板弹簧耐久性试验时，需要将这些负荷考虑在内，但测量车辆钢板弹簧耐久性的试验成本高且耗时。因此，建立了测试钢板弹簧耐久性的测试台，该测试台能够模拟多轴加载并提供相同的疲劳负荷工况加速试验信号。

测量和获得负荷谱。负荷谱来自具有不同破坏性质的10种不同耐久性通道。通过钢板弹簧上的应变计和传感器记录钢板弹簧的应力、加速度，车辆的速度和位置数据由GPS收集。将所记录的负荷谱在Diadem软件下进行处理。

通过线性损伤累计求出负荷谱的损伤和，消除目标损伤占较小百分比的通道信号，得到的负荷谱缩短，生成具有相同疲劳寿命的加速疲劳测试信号。每一个测试信号的周期通过试验台上的目标损伤得到，因此大大缩短了钢板弹簧耐久性试验的费用和试验时间。

该测试台包含5个液压缸，因此可以在5个方向上施加负荷，2个钢板弹簧可以同时进行测试，2 个250kN液压缸、2个100kN液压缸和1个100kN液压缸的布置如图1所示。5个液压缸分别施加垂直力、纵向力和侧向力。

对钢板弹簧进行有限元分析，其所受的力和力矩来自于车辆多体动力学仿真。通过有限元分析得到的钢板弹簧应力与试验结果对比，验证了该方法的有效性。本文所建立的测试信号、试验台和仿真方法能应用于钢板弹簧的设计，从而保证其理想的疲劳寿命。

图1　钢板弹簧耐久性试验台

刊名：Procedia

Engineering（英）

刊期：2015年第101期

作者：Basaran Ozmen et al

编译：王莹