一种支撑类支架总成耐久试验方法及装置与流程

本发明涉及汽车系统零部件检测领域，特别是涉及一种支撑类支架总成耐久试验方法及装置。

背景技术：

支撑类支架总成是汽车上燃油箱、蓄电池、保险盒、护圈横梁等系统部件的重要支撑装置，车辆行驶过程中支撑类支架总成不仅承受被支撑件的重量，更要承受振动带来的惯性力作用。一旦支撑类支架总成断裂失效，将会导致被支撑的系统部件的失效，甚至脱落等异常情况发生，给车辆的正常使用带来较严重的安全隐患，因此支撑类支架总成的振动耐久性能对汽车来说是至关重要的。

目前的支撑类支架总成振动耐久试验基本没有专门的试验方法，即使考核也是和被支撑件一起基于标准进行的定频率、等加速度幅值的振动耐久试验，其试验结果不能体现出支撑类支架总成的真实寿命及故障情况。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种撑类支架总成耐久试验方法及装置，该撑类支架总成耐久试验方法及装置能为待测支撑类支架总成的耐久性测试提供更加接近实车状态的模拟环境，进而反映待测支撑类支架总成的真实寿命及故障情况。

为实现上述目的，本发明提供一种支撑类支架总成耐久试验方法，所述支撑类支架总成耐久试验方法包括：S100，采集支撑类支架总成安装到车辆后在道路行驶过程中的路谱信号；S200，搭建支撑类支架总成耐久试验台架，所述支撑类支架总成耐久试验台架包括作动器，将所述支撑类支架总成按照其在车辆上的实际安装位置安装在所述支撑类支架总成耐久试验台架上；S300，采集所述支撑类支架总成的台架响应信号；S400，根据所述S100采集到的路谱信号和所述S300中的台架响应信号，获得期望驱动信号；和S500,利用所述期望驱动信号控制所述作动器动作。

进一步地，所述S400中，所述期望驱动信号以位移驱动方式控制所述作动器的动作。

进一步地，所述S100中的路谱信号包括加速度路谱信号和应变路谱信号；所述S300中的台架响应信号包括加速度台架响应信号和应变台架响应信号；所述S400具体包括：S410，根据加速度路谱信号获取加速度目标响应信号；S420，根据所述加速度目标响应信号和加速度台架响应信号，获得初级期望驱动信号；和S430，根据所述初级期望驱动信号、所述应变路谱信号和应变台架响应信号，获得最终期望驱动信号。

进一步地，所述S420具体包括：S421，根据所述加速度目标响应信号和频响函数逆矩阵，计算得到初始驱动信号；S422，利用所述初始驱动信号驱动所述作动器动作，同时采集加速度台架响应信号；S423，比较所述加速度目标信号与加速度台架响应信号，得到误差信号，并判断所述误差信号是否合格，如果合格则进入S425，否则进入S424；S424，利用所述S423中的误差信号修正所述初始驱动信号，并利用修正后的所述初始驱动信号作为下一次的驱动信号，返回所述S422和S423；和S425，将所述初始驱动信号作为所述初级期望驱动信号。

进一步地，所述频响函数逆矩阵的获取方法包括：利用生成的位移红白噪声信号驱动所述作动器动作，同时采集识别加速度响应信号；和根据所述识别加速度响应信号和红白噪声信号，通过计算得到频响函数矩阵及其逆矩阵。

进一步地，所述S430具体包括：S431，比较和判断所述应变路谱信号和应变台架响应信号是否接近，如果接近则进入S433，否则进入S432；S432，所述初级期望驱动信号被放大或缩小后，驱动所述作动器动作，返回所述S431；和S433，将所述初级期望驱动信号作为所述最终期望驱动信号。

本发明还提供一种支撑类支架总成耐久试验装置，所述支撑类支架总成耐久试验装置包括：支撑类支架总成耐久试验台架，其包括基座，所述基座上固定有作动器；传感器组件，其设置在支撑类支架总成上，用于采集支撑类支架总成安装到车辆后在道路行驶过程中的路谱信号以及所述支撑类支架总成按照其在车辆上的实际安装位置安装在所述支撑类支架总成耐久试验台架上的台架响应信号；和控制系统，其连接所述传感器组件，用于接收所述路谱信号和实际响应信号；所述控制系统驱动连接所述作动器，以根据所述路谱信号和实际响应信号获得控制所述作动器动作的期望驱动信号。

进一步地，所述路谱信号包括加速度路谱信号和应变路谱信号；所述台架响应信号包括加速度台架响应信号和应变台架响应信号；所述控制系统包括：加速度目标响应信号获取单元，其用于接收所述加速度路谱信号，并根据所述加速度路谱信号获取加速度目标响应信号；初级期望驱动信号获取单元，其用于根据所述加速度目标响应信号和加速度台架响应信号，获得控制所述作动器动作的初级期望驱动信号；和最终期望驱动信号获取单元，其用于根据所述应变路谱信号和应变台架响应信号，获得最终期望驱动信号。

进一步地，所述初级期望驱动信号获取单元包括：噪声信号发生器，其用于生成驱动所述作动器的红白噪声信号；计算子单元，其用于根据所述红白噪声信号和相应的识别加速度响应信号，通过计算得到频响函数矩阵及其逆矩阵，并通过所述逆矩阵与对所述加速度目标响应信号进行计算得到初始驱动信号；驱动机构，其用于利用所述初始驱动信号驱动所述作动器动作，同时采集加速度台架响应信号；和第一分析判断单元，其用于比较所述加速度台架响应信号与加速度目标信号，得到误差信号，并判断所述误差信号是否合格，在所述误差信号合格的情形下，所述初始驱动信号作为所述初级期望驱动信号；在所述误差信号不合格的情形下，利用所述误差信号修正上一次的所述初始驱动信号，并利用修正后的所述初始驱动信号作为下一次的驱动信号。

进一步地，所述最终期望驱动信号获取单元包括：第二分析判断单元，其用于在确定所述初级期望驱动信号后，比较和判断所述应变路谱信号和应变实际响应信号是否接近，在接近的情形下，所述初级期望驱动信号作为所述最终期望驱动信号；在不接近的情形下，所述初级期望驱动信号被放大或缩小后，驱动所述作动器动作。

本发明提供的期望驱动信号激励待测支撑类支架总成的台架响应信号与实际车辆上的路谱信号基本相同，从而能为待测支撑类支架总成的耐久性测试提供更加接近实车状态的模拟环境，进而反映待测支撑类支架总成的真实寿命及故障情况，该方法具有试验精度高、重复性好、周期短、成本低等优点，可大幅缩短产品开发周期、降低研发费用，为产品开发起到较好的指导作用。

附图说明

图1为本发明所提供的支撑类支架总成耐久试验方法的流程示意图。

图2为本发明所提供的支撑类支架总成耐久试验装置的原理示意图。

图3为图2中的控制系统一实施例的原理示意图。

图4为图3中的初级期望驱动信号获取单元一实施例的原理示意图。

图5为图3中的最终期望驱动信号获取单元一实施例的原理示意图。

图6为本发明所提供的支撑类支架总成耐久试验装置一实施例的结构示意图。

附图标记：

具体实施方式

在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本实施例所提供的支撑类支架总成耐久试验方法包括：

S100，采集支撑类支架总成5安装到车辆后在道路行驶过程中的路谱信号。所述路谱信号包括加速度路谱响应信号和应变路谱响应信号，由传感器组件7从实际车辆上采集获得，其包括加速度传感器和应变传感器，其中：加速度传感器7粘接在支撑类支架总成和车架纵梁相连接的部位，用于采集实际车辆的加速度路谱信号。应变传感器采用的是应变花，其设在支撑类支架总成应力集中处，比如：折弯处、截面突变处等，用于采集实际车辆的应变路谱信号。

S200，搭建支撑类支架总成耐久试验台架：支撑类支架总成耐久试验台架包括作动器2，在该作动器2上设车架纵梁4，将支撑类支架总成5按照其在车辆上的实际安装位置安装在所述车架纵梁4上，且模拟系统部件的重量在所述支撑类支架总成5上设置配重块6。

S300，采集支撑类支架总成5的台架响应信号。所述台架响应信号包括加速度台架响应信号和应变台架响应信号。为了保证测试数据的准确性，S200中的支撑类支架总成5是从实车上拆卸后直接安装到支撑类支架总成耐久试验装置中，因此，设置在S200中的支撑类支架总成5的传感器组件及其在支撑类支架总成5上的安装位置并没有变化，因此，所述台架响应信号仍然由传感器组件7获得。

S400，根据所述S100采集到的路谱信号和所述S300中的台架响应信号，获得期望驱动信号。

S500,利用S400获得的期望驱动信号控制作动器2动作。

本实施例通过采集实际车辆在道路行驶过程中支撑类支架总成的路谱信号，再根据路谱信号得到支撑类支架总成耐久试验装置中的作动器2动作的驱动信号，驱动支撑类支架总成耐久试验装置中的支撑类支架总成5以复现路谱信号，因此本实施例的待测支撑类支架总成的台架响应信号与实际车辆上的路谱信号基本相同，从而能为待测支撑类支架总成的耐久性测试提供更加接近实车状态的模拟环境，进而反映待测支撑类支架总成的真实寿命及故障情况，该方法具有试验精度高、重复性好、周期短、成本低等优点，可大幅缩短产品开发周期、降低研发费用，为产品开发起到较好的指导作用。

在一个实施例中，所述S400中，所述期望驱动信号以位移驱动方式控制作动器2的动作。如图6所示，作动器2具有固定端21和可动作端22，其中：固定端21固定连接在基座1上。可动作端22在控制系统9控制作用下能够相对于固定端21做伸缩运动。也就是说，可动作端22在所述期望驱动信号的激励作用下上下往复直线运动，以模拟实际车辆在道路上因路面不平整而受到的上下振动。

在一个实施例中，所述S100中的路谱信号包括加速度路谱信号和应变路谱信号，由传感器组件7从实际车辆上采集获得，其包括加速度传感器和应变传感器，其中：加速度传感器粘接在支撑类支架总成和车架纵梁相连接的部位，用于采集实际车辆的加速度路谱信号。应变传感器采用的是应变花，其设在支撑类支架总成应力集中处，比如：折弯处、截面突变处等，用于采集实际车辆的应变路谱信号。

所述S300中的台架响应信号包括加速度台架响应信号和应变台架响应信号。台架响应信号仍然由传感器组件7采集获得。

所述S400中的“获得期望驱动信号”具体包括：

S410，根据加速度路谱信号获取加速度目标响应信号。该步骤主要是通过对所述加速度路谱信号进行通道提取、移除偏移、带通滤波、重采样及路面信号分段等分析处理，得到支撑类支架总成耐久试验装置模拟的加速度目标响应信号。

S420，根据所述加速度目标响应信号和加速度台架响应信号，获得控制作动器2动作的初级期望驱动信号。

S430，在初级期望驱动信号确定后，根据所述应变路谱信号和应变台架响应信号，获得最终期望驱动信号。

在一个实施例中，所述S420中的“获得初级期望驱动信号”具体包括：

S421，根据所述加速度目标响应信号和频响函数逆矩阵，计算得到初始驱动信号。

S422，利用所述初始驱动信号驱动所述作动器2动作，同时采集台架响应信号。

S423，比较所述台架响应信号与加速度目标信号，得到误差信号，并判断所述误差信号是否合格，如果合格则进入S425，否则进入S424。

S424，利用所述S423中的误差信号修正所述初始驱动信号，并利用修正后的所述初始驱动信号作为下一次的驱动信号，返回所述S422和S423。

S425，将所述初始驱动信号作为所述初级期望驱动信号。

在一个实施例中，S421中，所述频响函数逆矩阵的获取方法包括：

S4211,利用生成的位移红白噪声信号驱动作动器2动作。S4212,采集待

测支撑类支架总成的红白噪声识别加速度响应信号。

S4213,根据红白噪声信号和识别加速度响应信号，计算得到一个频响函数矩阵及其逆矩阵FDF^-1。

根据S4213得到的频响函数逆矩阵FDF^-1，如图2中示出地，初始驱动信号的获得方式为：初始驱动信号＝FDF^-1×所述加速度目标响应信号。

在一个实施例中，S423中，“误差信号”是A与B的比值，其中A是加速度目标信号与台架响应信号均方根值之差，B是加速度目标信号的均方根值。

判断所述误差信号是否合格的方法具体包括：“误差信号”在10％之内可判定为合格，否则判定为不合格。

在一个实施例中，S424和S425中，以初始驱动信号驱动作动器，同时采集支撑类支架总成的加速度台架响应信号，并与加速度目标信号比较得到误差信号，然后用误差信号修正上一次的驱动信号，并用修正的所述初始驱动信号作为下一次的驱动信号，直到加速度台架响应信号与加速度目标信号的均方根误差达到规定的范围内，停止迭代，最后一次的为该路面的初级期望驱动信号，回放初级期望驱动信号，采集应力集中处的应变信号并与对应道路信号比较监视迭代质量。

在一个实施例中，所述S430中的“获得最终期望驱动信号”具体包括：

S431，比较和判断所述应变路谱信号和应变台架响应信号是否接近，如果接近则进入S433，否则进入S432。

S432，所述初级期望驱动信号被放大或缩小后，驱动所述作动器2动作，返回所述S431。

S433，将所述初级期望驱动信号作为所述最终期望驱动信号。

在一个实施例中，S431中，比较和判断所述应变路谱信号和应变实际响应信号是否接近的方法具体包括：根据所述应变路谱信号和应变台架响应信号的波形，比较二者的幅值大小和分布，误差在25％以内判定为接近，否则判定为不接近。

在一个实施例中，S500中的“利用确定好的期望驱动信号控制作动器动作”具体包括：

按照预设的循环次数输出最终期望驱动信号，使作动器2动作的次数为预设的循环次数。

其中，所述循环次数＝道路试验的总里程数/采集一次行驶的道路里程数，完成支撑类支架总成耐久试验。

本发明还提供一种支撑类支架总成耐久试验装置，所述支撑类支架总成耐久试验装置包括传感器组件7、支撑类支架总成耐久试验支架、数采设备(全称为“数据采集设备”)8和控制系统9，其中：

传感器组件7设置在实际车辆和支撑类支架总成耐久试验部分的支撑类支架总成上，用于采集实际车辆的支撑类支架总成在道路行驶过程中的路谱信号以及所述支撑类支架总成5的台架响应信号。

支撑类支架总成耐久试验支架包括基座1，基座1通过隔振设备(图中未示出)固定在地面上。基座1为一块厚度较大的平板，其上固定有作动器2。作动器2的顶部固定连接一块平板3，平板3的上表面固定连接有车架纵梁4，支撑类支架总成5按照其在车辆上的实际安装位置安装在车架纵梁4上，且支撑类支架总成5上设置有模拟系统部件的重量用的配重块6。

控制系统9连接传感器组件7，用于接收所述路谱信号和实际响应信号。控制系统9驱动连接作动器2，以根据所述路谱信号和实际响应信号获得控制作动器2动作的期望驱动信号。具体地，控制系统9包括控制器和主控机两大部分，信号的编辑、比较、运算等处理都由主控机完成，控制器则接收主控机的指令控制作动器2的动作。

本实施例通过采集实际车辆在道路行驶过程中支撑类支架总成的路谱信号，再根据路谱信号得到支撑类支架总成耐久试验装置中的作动器2动作的驱动信号，驱动支撑类支架总成耐久试验装置中的支撑类支架总成5以复现路谱信号，因此本实施例的待测支撑类支架总成的台架响应信号与实际车辆上的路谱信号基本相同，从而能为待测支撑类支架总成的耐久性测试提供更加接近实车状态的模拟环境，进而反映待测支撑类支架总成的真实寿命及故障情况，该方法具有试验精度高、重复性好、周期短、成本低等优点，可大幅缩短产品开发周期、降低研发费用，为产品开发起到较好的指导作用。

数采设备8设于传感器组件7与控制系统9之间，也就是说，数采设备8连接传感器组件7，用于从传感器组件7采集所述路谱信号和台架响应信号。控制系统9的输入端连接数采设备8的输出端，用于接收所述路谱信号和台架响应信号。

在一个实施例中，作动器2具有固定端21和可动作端22，其中：固定端21固定连接在基座1上。可动作端22在控制系统9控制下能够相对于固定端21做伸缩运动。也就是说，可动作端22在所述期望驱动信号的激励作用下上下往复直线运动，以模拟实际车辆在道路上因路面不平整而受到的上下振动。

在一个实施例中，所述路谱信号包括加速度路谱响应信号和应变路谱响应信号，由传感器组件7从实际车辆上采集获得，其包括加速度传感器71和应变传感器72，其中：加速度传感器71粘接在支撑类支架总成和车架纵梁相连接的部位，用于采集实际车辆的加速度路谱信号。应变传感器72采用的是应变花，其设在支撑类支架总成应力集中处，比如：折弯处、截面突变处等，用于采集实际车辆的应变路谱信号。

所述台架响应信号包括加速度台架响应信号和应变台架响应信号，仍由传感器组件7从支撑类支架总成耐久试验装置上采集获得，传感器组件的极性和安装的位置尺寸等均按与实际车辆采集时相同的状态粘到支撑类支架总成上。

控制系统9包括加速度目标响应信号获取单元11、初级期望驱动信号获取单元12和最终期望驱动信号获取单元13，其中：

加速度目标响应信号获取单元11用于接收所述加速度路谱信号，并根据所述加速度路谱信号获取加速度目标响应信号。具体地，所述加速度路谱信号经由通道提取、移除均值、带通滤波、重采样、路面分段分析处理得到支撑类支架总成耐久试验装置模拟的加速度目标响应信号。

初级期望驱动信号获取单元12用于根据所述加速度目标响应信号和加速度台架响应信号，获得控制作动器2动作的初级期望驱动信号。

最终期望驱动信号获取单元13用于根据所述应变路谱信号和应变台架响应信号，获得最终期望驱动信号。

在一个实施例中，控制系统9还包括信号处理单元14，信号处理单元14用于接收加速度路谱信号，并对加速度路谱信号进行通道提取、移除均值、带通滤波、重采样、路面分段等分析处理，得到各个路面的加速度目标信号。

在一个实施例中，初级期望驱动信号获取单元12包括噪声信号发生器121、计算子单元122、驱动机构123和第一分析判断单元124，其中：信号发生器121用于生成驱动作动器2的红白噪声信号组成的识别信号，该识别信号能够在识别频带范围内提供足够的能量。

计算子单元122用于根据所述红白噪声信号和相应的识别加速度响应信号，识别得到频响函数矩阵及其逆矩阵，并通过所述逆矩阵与所述加速度目标响应信号进行计算得到初始驱动信号。

驱动机构123用于利用所述初始驱动信号驱动作动器2动作，并采集加速度台架响应信号。

第一分析判断单元124用于比较所述加速度目标与加速度台架响应信号，得到误差信号，并判断所述误差信号是否合格，在所述误差信号合格的情形下，所述初始驱动信号作为所述初级期望驱动信号；在所述误差信号不合格的情形下，利用所述误差信号修正上一次的所述初始驱动信号，并利用修正后的所述初始驱动信号作为下一次的驱动信号。

“误差信号”是A与B的比值，其中A是加速度目标信号与台架响应信号均方根值之差，B是加速度目标信号的均方根值。

判断所述误差信号是否合格的方法具体包括：“误差信号”在10％之内可判定为合格，否则判定为不合格。

以初始驱动信号驱动作动器，同时采集支撑类支架总成的加速度实际响应信号，并与加速度目标信号比较得到误差信号，然后用误差信号修正上一次的驱动信号，并用修正的驱动信号作为下一次的驱动信号，直到加速度实际响应信号与加速度目标信号的均方根误差达到规定的范围内，停止迭代，最后一次的为该路面的最终驱动信号，用此初始驱动信号回放，采集应力集中处的应变信号并与对应道路信号比较监视迭代质量。具体如下：

在一个实施例中，最终期望驱动信号获取单元13包括：

第二分析判断单元131，其用于在确定所述初级期望驱动信号后，比较和判断所述应变路谱信号和应变实际响应信号是否接近，在接近的情形下，所述初级期望驱动信号作为所述最终期望驱动信号；在不接近的情形下，将所述初级期望驱动信号乘以一个增益系数，即放大或缩小，使所述应变路谱信号和应变实际响应信号的幅值大小和分布相接近，然后用当前驱动信号作为最终期望驱动信号，驱动作动器2动作。

比较和判断所述应变路谱信号和应变实际响应信号是否接近的方法具体包括：根据所述应变路谱信号和应变实际响应信号的波形，比较二者的幅值大小和分布，误差在25％以内判定为接近范围的判定为接近，否则判定为不接近。

在确定最终期望驱动信号之后，本发明还需要将最终期望驱动信号进行编制，其方法具体如下：

按照预设的循环次数输出最终期望驱动信号，使作动器2动作的次数为预设的循环次数。其中，所述循环次数＝道路试验的总里程数/采集一次行驶的道路里程数，完成支撑类支架总成耐久试验。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。