车辆道路模拟试验测试技术

陆江

摘 要：车辆道路模拟试验，是科学考察车辆整车零件以及相关运行部件可靠性和安全性的重要途径。一般而言，车辆道路模拟试验分为实际道路试验以及试验场道路试验和实验室模拟试验3种形式。因此，可结合寿命等效原则，构建3种模拟试验模型的相关性。该文主要从车辆运行的实际情况出发，重点针对车辆道路模拟试验测试技术相关内容进行探讨，以此对车辆结构以及相关零部件进行疲劳损伤试验。

关键词：车辆 道路模拟试验 测试

中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0104-02

通常而言，车辆荷载测试以及载荷谱编制，能够为车辆以及其相关零部件的疲劳性试验提供科学的加载方式。同时，这一测试过程也为车辆结构的疲劳寿命系统估测提供了一种科学的依据。因此，该文主要结合我国国产B型轿车前桥为研究测试对象，在标准的EVP车辆模拟试验路上采集相关的运行信号以及编制行车荷载及载荷谱样本。在此基础上，基于远程参数控制技术，对车辆道路模拟试验过程中的载荷谱进行构建，以此全面系统测试车辆的运行性能，以便对其整车结构和相关零部件进行改进设计与优化。

1 车辆道路模拟试验行车荷载分析

通常车辆行驶中，车辆加减速、转向和制动等以及驾驶员习惯等因素会使行车产生外部动态荷载，此时的信号频率属于0.65 Hz的低频信号；另一方面，道路技术等级以及材料铺装程度和使用周期、维护管理情况等也会使对行车施加外部动态荷载，此时的信号频率属于大于0.65 Hz的高频信号。因此，行车在实际运行中，外部动态荷载会随着时间的不断变化而变化，其中大多荷载为随机外部动态荷载。因此，会使汽车在行驶过程中的相关零部件产生不规则荷载，从而引发疲劳损伤[1]。

2 收集与获取车辆道路模拟试验的载荷谱及信号

2.1 采集车辆道路模拟试验的载荷谱

该次模拟试验全程在EVP标准试验道路中进行，主要收集车辆在行驶中路面的实际状况信号，并按照一定比例将信号放大，相当于汽车在标准测试道路中进行运行，缩短测试周期。为了防止车辆驾驶员不良驾驶习惯对行车荷载测试造成影响，因此安排3名专业驾驶员在此标准测试道路中随机进行15次循环测试，从而科学收集相关测试信号。

2.2 确定迭代控制点参数

对于B级FF型前轮驱动以及发动机前置的轿车而言，车辆传动系以及悬架和转向系、发动机中的相关动力荷载全部需要由车辆的前桥来承担。因此，道路对车辆前桥造成的动态激励是构成车辆行车过程中疲劳性损伤的主要因素之一。将这一测试部位作为车辆道路模拟试验中的迭代控制结构，能够保证车辆道路测试结果完整与科学。同时，选取其为迭代控制點，能够大大提升车辆对路面的敏感性，也可以提升检测信号的降噪比率。与此同时，这一结构与车辆振动台中的相关传动器位置相靠近，因此便于道路振动迭代试验分析。为了保证此测试点中的模拟响应谱与实测道路响应谱之间的误差相差15%，需满足以下2个测试条件[2]。

（1）为了车辆迭代测试尽可能收敛，需保证车辆迭代模拟测试的控制点与整车结构的试验驱动力分别呈正交关系与线性关系。

（2）迭代控制点需与测试监控点相靠近，便于对车辆道路疲劳性结构损伤情况进行合理监测。

故该次迭代试验的主要迭代目标是车辆车轮轴头中6个方向的分力，并在车辆疲劳性试验中将这6个不同分力作为有限元模型的输入激励，同时采用测量轮传感技术装置，直接对车辆左右两侧车轮的垂向、侧向以及纵向3个方向中的力矩进行科学测试，从而将测试结果作为此次车辆道路模拟试验的迭代控制参数。在此测试过程中，可收集车轮的转角信号以及轮速信号和车身的相关位移信号等，从而为后续车辆荷载谱的编制提供科学的修正参数。

2.3 确定监控点

为了在测试过程中提高模拟测试数据结果的精准度，需科学确定监控点，从而对车辆零部件危险点以及整车结构相关情况进行监测。只有迭代控制点的精度较高，车辆监测点的精度才会更高。因此，监测控制点的主要作用是对车辆道路模拟测试中自动生成的加载谱精度进行检测。监测控制点一般分为部件监测与车辆整车结构监测，分别将其布设于车辆的相关控制点，从而对车辆的多通道荷载谱样本进行科学收集监测。

2.4 选取目标响应信号

目标信号选取要以车辆迭代控制测试中的道路荷载谱为依据。首先，对采集的相关信号进行数字化采样以及数据处理和异项消除处理，然后再对相关数据资料进行核实统计。如果在车辆道路整个试验过程中，循环信号具有稳定性，可选取其中的一个载荷谱信号作为车辆道路模拟迭代试验目标信号。具体的运行工作原理如图1所示[3]。

3 车辆道路模拟试验中RPC技术迭代分析

车辆道路模拟试验中RPC技术迭代分析主要包括如下几大关键步骤。

（1）对道路车辆行驶中的原始信号进行采集，并经过信息处理，从而自动生成室内道路模拟试验的相关期望值信号。

（2）采用电液伺服控制系统驱动机械液压装置，结合白噪声信号对车辆道路模拟系统中的相关数据进行加载，并分别对系统中的输入与输出载荷谱进行计算分析，从而获取车辆道路模拟试验系统中信号频率的响应函数。

（3）结合期望响应信号以及逆频率响应函数，经过科学计算，自动生成原始的道路车辆模拟试验驱动信号。

（4）因整个车辆道路模拟测试系统属于非线性，因此在测定车辆道路运行模拟试验中的频响函数矩阵时，要基于线性系统进行测试。故系统初始驱动信号要采用数据迭代进行修正，最终得到科学的车辆道路模拟测试参数值。

（5）最终要通过车辆道路模拟试验，获取信号反复激励试件，并对车辆行进中的振动噪声以及疲劳性损伤和结构耐久性进行试验分析。

4 结语

综上所述，基于远程参数控制的车辆道路模拟试验分析技术，在实际汽车生产与开发过程中具有重要的作用。该文主要结合汽车实际运行情况，重点针对车辆道路模拟测试中道路荷载谱的收集以及相关信号的采集和数据的迭代分析等相关技术内容进行论述，最终实现了车辆道路模拟测试中荷载谱的编制，因此大大提升了车辆的结构性能，为车辆生产以及汽车结构设计和优化提供了科学的参考依据。

参考文献

[1] 周鋐，俞晓辉.整车多通道道路模拟试验的研究[J].汽车与配件，2015（50）：82-84.

[2] 王望良，刘汉光，孟东阁，等.车辆道路模拟试验道路谱获取方法研究[J].工程机械，2013，44（8）：18-24.

[3] 马浩松.汽车座椅六通道道路模拟试验的研究[J].上海汽车，2010（4）：8-12.