实时监测汽车底盘结构疲劳损伤的方法

摘要

本发明涉及一种实时监测汽车底盘结构疲劳损伤的方法，包括以下步骤：A、基于部件有限元模型的工作模态及其演化分析，包括：a1、建立有限元模型，重构边界条件，a2、裂纹建模，a3、工作模态分析与损伤影响分析；B、面向工作模态分析的应变测量与信号处理，包括：b1、应变片的布置，b2、整车试验与数据采集，b3、信号处理；C、应变工作模态分析与损伤诊断，包括：c1、应变模态参数识别，c2、危险部位确认、特征分析与损伤诊断。本发明通过对工作状态下的汽车底盘部件进行模态分析与检测，以实现对部件损伤状况的实时监测。

主权项

一种实时监测汽车底盘结构疲劳损伤的方法，其特征在于，包括以下步骤：A、基于部件有限元模型的工作模态及其演化分析a1、建立有限元模型，重构边界条件：基于CAE技术建立所要研究部件的有限元模型，并应用自由‑自由边界条件下的部件模态试验结果校验模型的正确性，然后借助动力学分析，同时考虑结构系统中的约束和受力关系，构建准确反映部件在工作状态下与相邻部件相互作用的边界条件；a2、裂纹建模：通过正交试验设计确定计算方案，在部件的关键或感兴趣的部位引入不同尺度的裂纹，针对每个或每组裂纹应用等效材料参数或扩展有限元法更新所述步骤a1建立的有限元模型，以反映裂纹对部件的影响；a3、 工作模态分析与损伤影响分析：基于所述步骤a1和所述步骤a2建立的有限元模型，通过模态分析得到无裂纹和包含不同尺度裂纹条件下部件的工作模态及其频率，并建立裂纹类型以及裂纹尺度对工作模态振型及频率的影响规律；B、面向工作模态分析的应变测量与信号处理b1、应变片的布置：根据部件低阶振动特性，并结合所述步骤a3所得到的工作模态分析结果，确定出应力监测点与方向，在所述应力监测点上布置应变片；b2、整车试验与数据采集：结合整车道路试验/耐久性试验，实时采集结构在工作状态下各应力监测点的应变数据；b3、 信号处理：对所述步骤b2所测得应变数据进行零点校正、消去趋势项、剔除奇异值和滤波处理；C、应变工作模态分析与损伤诊断c1、应变模态参数识别：应用测定并经过处理的应变数据，通过频谱分析得到被测结构的应变频响函数，再采用时域或频域识别算法得到结构的固有频率、阻尼比和应变模态与位移模态；c2、危险部位确认、特征分析与损伤诊断：考察应变模态的振型函数，依据其发生突变的位置确定部件的危险部位，结合选定的危险部位，考察各阶应变模态及其频率，与无损伤结构对应振动特性相对照，基于应变模态差或模态相关性定义评价指标，分析各部位振动特性随道路试验/耐久性试验的时间/里程的变化特征，并在线显示损伤水平，当损伤水平超过预定大小则予以报警。