一种整车疲劳测试方法及装置与流程

本发明涉及车辆试验技术领域，特别涉及一种整车疲劳测试方法及装置。

背景技术：

整车疲劳性能是汽车安全性能的重要指标之一，近年来随着国内纯电动汽车技术的快速发展，越来越多的新能源纯电动汽车被人们所使用。纯电动汽车由于电池模块系统的存在，纯电动汽车较传统汽车相比其本身重量更大，因此汽车整车所承受的工况更恶劣。因此对汽车疲劳性能的要求也更高。在汽车使用过程中，汽车往往由于疲劳性能不达标而导致关键部件产生疲劳失效而引起汽车抛锚，甚至车毁人亡的事故也时有发生。此种安全隐患对电动汽车的使用者造成很大伤害，也不利于电动汽车的推广。

成熟有效的疲劳性能测试可以规避后续设计、研发过程中的产品缺陷，提高设计质量，大幅节省设计中的修改成本和时间，是提高纯电动汽车性能的主要保障。

目前纯电动汽车整车疲劳测试方法还沿用传统汽车的多体动力学载荷分解法，但是载荷分解验证方法存在很大的局限性，其主要缺点有：

1、载荷分解法需要建立动力学模型并将载荷分解到每一个零件的连接点，每个零件疲劳测试时需要将分解后的载荷施加到该零件上，数据量和工作量都较大。

2、车身和底盘疲劳测试需要单独建立模型，无法同时进行。

3、载荷谱分解需要在多体动力学软件中进行分解，因此跨专业工程师之间协同合作才能完成疲劳测试任务，数据在传输和处理上由于不同工程师的工作经验和处理习惯会导致人为误差，降低了疲劳测试的精度。

4、多体动力学软件建立悬架模型中对部件本身和部件间的连接进行简化处理，使载荷谱分解过程中也会产生简化误差。

技术实现要素：

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种整车疲劳测试方法及装置，用以实现减少专业部门间的合作，简化工作流程，提高疲劳测试的精度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种整车疲劳测试方法，包括：

获取整车数据和道路试验数据；

根据所述整车数据，建立整车有限元模型；

根据所述道路试验数据，对所述整车有限元模型进行标定；

通过标定后的所述整车有限元模型，进行整车疲劳测试，并获得测试结果。

进一步的，所述整车数据包括结构参数和性能参数。

进一步的，所述根据所述整车数据，建立整车有限元模型的步骤包括：

根据所述整车数据中的结构参数，获得底盘连接方式；

对底盘系统中每一部件均建立有限元网格模型；

将每一所述有限元网格模型，按所述底盘连接方式建立底盘系统有限元模型。

进一步的，所述根据所述整车数据，建立整车有限元模型的步骤还包括：

根据所述整车数据中的性能参数，获得车身配重参数；

建立车身有限元模型，并根据所述车身配重参数对所车身有限元模型进行配重，使所述整车有限元模型的整车质量和质心位置与实车相同；

根据所述底盘系统有限元模型和所述车身有限元模型，获得整车有限元模型。

进一步的，所述根据所述道路试验数据，对所述整车有限元模型进行标定的步骤包括：

根据所述道路试验数据，获得车辆空载、半载和满载情况下的质心位置变化参数；

根据所述质心位置变化参数，对所述整车有限元模型进行标定。

进一步的，所述根据所述道路试验数据，对所述整车有限元模型进行标定的步骤还包括：

根据所述道路试验数据，获得车轮受力参数和整车变形参数；

根据所述车轮受力参数和整车变形参数，对整车有限元模型的车架系统进行标定。

进一步的，所述通过标定后的所述整车有限元模型，进行整车疲劳测试，并获得测试结果的步骤包括：

根据道路试验数据，获得道路载荷谱；

对所述道路载荷谱进行预处理，获得处理后的道路谱载荷数据；

将所述道路谱载荷数据施加至所述整车有限元模型，进行整车疲劳测试，并获得测试结果。

进一步的，所述预处理包括：截取、滤波和去毛刺。

根据本发明另一方面，本发明实施例还提供了一种整车疲劳测试装置，包括：

获取模块，用于获取整车数据和道路试验数据；

建模模块，用于根据所述整车数据，建立整车有限元模型；

标定模块，用于根据所述道路试验数据，对所述整车有限元模型进行标定；

处理模块，用于通过标定后的所述整车有限元模型，进行整车疲劳测试，并获得测试结果。

根据本发明另一方面，本发明实施例还提供了一种整车疲劳测试装置，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的整车疲劳测试方法中的步骤。

与现有技术相比，本发明实施例提供的一种整车疲劳测试方法及装置，至少具有以下有益效果：

本发明实施例，通过建立有限元模型，并根据道路试验数据对有限元模型进行标定，使得整车有限元模型与样车特性保持一致，提高了模型的准确度，提高了疲劳测试的精度。同时，采用建模方式相比于多体动力学载荷分解过程，减少了专业部门间的合作，简化了工作流程，避免了多体动力学载荷分解产生的误差。且本发明实施例通过一次测试就可以得到底盘系统、车身及各个部件的疲劳测试结果，大大提高了测试效率，节省大量的时间和成本。

附图说明

图1为本发明实施例的整车疲劳测试方法的流程图之一；

图2为本发明实施例的整车疲劳测试方法的流程图之二；

图3为本发明实施例的整车疲劳测试方法的流程图之三；

图4为本发明实施例的整车疲劳测试方法的流程图之四；

图5为本发明实施例的整车疲劳测试方法的流程图之五；

图6为本发明实施例的整车疲劳测试方法的流程图之六；

图7为本发明实施例的整车疲劳测试装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

参见图1，本发明实施例提供了一种整车疲劳测试方法，包括：

步骤101，获取整车数据和道路试验数据；

其中，整车数据为待实验车辆的整车数据，整车数据可由待实验车辆的设计数据等获得，也可以通过测量等获得，其中，道路试验数据根据道路试验获得，便于后续在通过整车有限元模型进行测试时施加该道路试验数据。

步骤102，根据所述整车数据，建立整车有限元模型；

步骤103，根据所述道路试验数据，对所述整车有限元模型进行标定；

步骤104，通过标定后的所述整车有限元模型，进行整车疲劳测试，并获得测试结果。

本发明实施例，通过建立有限元模型，并根据道路试验数据对有限元模型进行标定，使得整车有限元模型与样车特性保持一致，提高了模型的准确度，提高了疲劳测试的精度。同时，采用建模方式相比于多体动力学载荷分解过程，减少了专业部门间的合作，简化了工作流程，避免了多体动力学载荷分解产生的误差。且本发明实施例通过一次测试就可以得到底盘系统、车身及各个部件的疲劳测试结果，大大提高了测试效率，节省大量的时间和成本。

其中，所述整车数据包括结构参数和性能参数。

参见图2，其中步骤102可以包括：

步骤201，根据所述整车数据中的结构参数，获得底盘连接方式；

步骤202，对底盘系统中每一部件均建立有限元网格模型；

其中对于底盘系统中每一部件的具体参数等，可由整车数据中的结构参数和性能参数获得。其中，部件可以包括：摆臂支架、转向节、转向拉杆、弹簧减震器、衬套等。

步骤203，将每一所述有限元网格模型，按所述底盘连接方式建立底盘系统有限元模型。

参见图3，其中步骤102还可以包括：

步骤301，根据所述整车数据中的性能参数，获得车身配重参数；

步骤302，建立车身有限元模型，并根据所述车身配重参数对所车身有限元模型进行配重，使所述整车有限元模型的整车质量和质心位置与实车相同；

其中，使整车有限元模型的整车质量和质心位置与实车相同，有利于提高通过有限元模型进行测试的准确性，提高整车疲劳测试精度。

步骤303，根据所述底盘系统有限元模型和所述车身有限元模型，获得整车有限元模型。

其中，将底盘系统与车身系统连接建立整车有限元模型，其中对于底盘系统和车身系统的连接方式可根据整车数据中的结构参数获得。整车有限元网格模型根据整车结构形状、性能参数建立，使得整车有限元模型的车辆模型与实车相同，有利于提高测试的精度。

参见图4，其中步骤103可以包括：

步骤401，根据所述道路试验数据，获得车辆空载、半载和满载情况下的质心位置变化参数；

步骤402，根据所述质心位置变化参数，对所述整车有限元模型进行标定。

其中通过对整车有限元模型进行标定，使得整车有限元模型的车辆模型的参数与实车相同，有利于提高测试的精度。

参见图5，其中步骤103还可以包括：

步骤501，根据所述道路试验数据，获得车轮受力参数和整车变形参数；

步骤502，根据所述车轮受力参数和整车变形参数，对整车有限元模型的车架系统进行标定。

其中，通过对路谱采集样车轮心受力情况所对应的整车变形变化情况对悬架系统参数设置进行调整标定。通过标定过程得到悬架系统结构设置参数，使得整车有限元模型特性与实车保持一致。

参见图6，其中步骤104包括：

步骤601，根据道路试验数据，获得道路载荷谱；

步骤602，对所述道路载荷谱进行预处理，获得处理后的道路谱载荷数据；

步骤603，将所述道路谱载荷数据施加至所述整车有限元模型，进行整车疲劳测试，并获得测试结果。

其中，进行样车道路载荷谱采集，采用载荷谱处理软件对采集的道路载荷谱进行截取、滤波、去毛刺等一系列处理得到处理后的道路谱载荷数据。处理后的道路旁载荷数据加到整车有限元模型的四个轮心处进行整车疲劳测试，可以得到整车和每个部件的测试结果。通过实车实验验证、采用本发明实施例的疲劳仿真分析得出的疲劳测试结果与实验测试结果十分接近。

其中，所述预处理包括：截取、滤波和去毛刺。

本发明实施例的方法针对纯电动汽车结构受力较大、连接较多、变形复杂的特点提出。此测试方法基本过程为：首先进行样车道路载荷谱采集，采用载荷谱处理软件对采集的道路载荷谱进行截取、滤波、去毛刺等一系列处理。根据整车结构形状、性能参数建立整车有限元网格模型。在所述有限元网格模型中轮心位置施加样车实测加载载荷；通过对路谱采集样车轮心受力情况所对应的整车变形变化情况对悬架系统参数设置进行调整标定。通过标定过程得到悬架系统结构设置参数。使得整车有限元模型特性与实车保持一致，提高整车疲劳测试精度。处理后的载荷谱施加到整车有限元模型的四个轮心处进行疲劳测试得到整车和每个部件的测试结果。

本发明实施例的方法采用底盘系统详细建模的方式代替了多体动力学载荷分解过程，减少了专业部门间的合作，简化了工作流程，避免了多体动力学载荷分解产生的误差。通过整车模型调整和标定，使得有限元模型与样车特性保持一致，提高了模型的准确度，提高了疲劳测试的精度。且通过一次测试就可以得到底盘系统、车身及各个部件的疲劳测试结果，大大的提高了测试效率，节省大量的时间和成本。

参见图7，根据本发明另一方面，本发明实施例还提供了一种整车疲劳测试装置，包括：

获取模块701，用于获取整车数据和道路试验数据；

建模模块702，用于根据所述整车数据，建立整车有限元模型；

标定模块703，用于根据所述道路试验数据，对所述整车有限元模型进行标定；

处理模块704，用于通过标定后的所述整车有限元模型，进行整车疲劳测试，并获得测试结果。

进一步的，所述整车数据包括结构参数和性能参数。

进一步的，所述建模模块702包括：

第一获取单元，用于根据所述整车数据中的所述结构参数，获得底盘连接方式；

第一建模单元，用于对底盘系统中每一部件均建立有限元网格模型；

第二建模单元，用于将每一所述有限元网格模型，按所述底盘连接方式建立底盘系统有限元模型。

进一步的，所述建模模块702还包括：

第二获取单元，用于根据所述整车数据中的性能参数，获得车身配重参数；

第三建模单元，用于建立车身有限元模型，并根据所述车身配重参数对所车身有限元模型进行配重，使所述整车有限元模型的整车质量和质心位置与实车相同；

第四建模单元，用于根据所述底盘系统有限元模型和所述车身有限元模型，获得整车有限元模型。

进一步的，所述标定模块703包括：

第三获取单元，用于根据所述道路试验数据，获得车辆空载、半载和满载情况下的质心位置变化参数；

第一标定单元，用于根据所述质心位置变化参数，对所述整车有限元模型进行标定。

进一步的，所述标定模块703还包括：

第四获取单元，用于根据所述道路试验数据，获得车轮受力参数和整车变形参数；

第二标定单元，用于根据所述车轮受力参数和整车变形参数，对整车有限元模型的车架系统进行标定。

进一步的，所述处理模块704包括：

第五获取单元，用于根据道路试验数据，获得道路载荷谱；

第一处理单元，用于对所述道路载荷谱进行预处理，获得处理后的道路谱载荷数据；

第二处理单元，用于将所述道路谱载荷数据施加至所述整车有限元模型，进行整车疲劳测试，并获得测试结果。

进一步的，所述预处理包括：截取、滤波和去毛刺。

根据本发明另一方面，本发明实施例还提供了一种整车疲劳测试装置，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的整车疲劳测试方法中的步骤。

综上，本发明实施例，通过建立有限元模型，并根据道路试验数据对有限元模型进行标定，使得整车有限元模型与样车特性保持一致，提高了模型的准确度，提高了疲劳测试的精度。同时，采用建模方式相比于多体动力学载荷分解过程，减少了专业部门间的合作，简化了工作流程，避免了多体动力学载荷分解产生的误差。且本发明实施例通过一次测试就可以得到底盘系统、车身及各个部件的疲劳测试结果，大大提高了测试效率，节省大量的时间和成本。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。