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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)受多方向交變負荷作用，因此在進行車輛鋼板彈簧耐久性試驗時，需要將這些負荷考慮在內(nèi)，但測量車輛鋼板彈簧耐久性的試驗成本高且耗時。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荷工況加速試驗信號。

測量和獲得負荷譜。負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。將所記錄的負荷譜在Diadem軟件下進行處理。

通過線性損傷累計求出負荷譜的損傷和，消除目標損傷占較小百分比的通道信號，得到的負荷譜縮短，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臺上的目標損傷得到，因此大大縮短了鋼板彈簧耐久性試驗的費用和試驗時間。

該測試臺包含5個液壓缸，因此可以在5個方向上施加負荷，2個鋼板彈簧可以同時進行測試，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。

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

圖1　鋼板彈簧耐久性試驗臺

刊名：Procedia

Engineering（英）

刊期：2015年第101期

作者：Basaran Ozmen et al

編譯：王瑩