本发明属于汽车产品测试技术领域，具体地说，本发明涉及一种发动机悬置总成垂向多级谱试验台架及其试验方法。
背景技术：
乘用车发动机悬置总成疲劳寿命是产品的重要属性。目前，乘用车发动机悬置总成台架疲劳试验大多采用等幅加载和随机加载两种方式。
随机加载疲劳试验能够很好地复现路试受载情况，其试验结果与实际情况更加接近，体现了载荷历程中的随机性和不重复性，可以比较好地模拟实际的随机载荷历程。但是，由于随机加载疲劳试验的试验周期较长、成本较高，一般不适用于零件的前期开发。而等幅加载疲劳试验，以其快速、简单、直接、成本较低等特性而广受欢迎，它也是应用频率最高的一种试验室台架试验方法。不过，它也存在一定的局限性，由于载荷单一，不能体现路试的受载情况，也就不能体现出零件在不同载荷下的疲劳损伤；偶尔的过载还可能会导致零件在高应力集中区域产生塑性变形，造成应力的重新分配，同时残余应力会影响整个零件的疲劳损伤。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种发动机悬置总成垂向多级谱试验台架及其试验方法，以解决现行试验方法试验周期长、成本高，不适用于零件的前期开发，残余应力影响零件的疲劳损伤等缺点，提高试验效率和试验精度。
发动机悬置总成垂向多级谱试验台架包括液压缸、温度箱以及设置于温度箱内部的加载夹具、发动机悬置和组合支架；所述发动机悬置的底部固定在组合支架上，所述组合支架固定在温度箱的内部底板上；所述液压缸包括液压缸底座、活塞杆和万向节mts连接头，所述液压缸底座固定在外部龙门架上，所述活塞杆的一端固定在液压缸底座上，另一端伸入温度箱内部通过其端部的万向节mts连接头与加载夹具连接；所述加载夹具通过螺栓与发动机悬置固定连接。
发动机悬置的底部在组合支架上固定的同时，其上部还通过螺栓与加载夹具固定连接，有利于试验时液压缸既可以向其施加下压的力，又可以向其施加上拉的力，可以更好地模拟随机载荷历程，复现路试受载情况。同时，用温度箱封闭发动机悬置，可以控制试验温度，还原发动机悬置的真实应用环境。
进一步地，所述液压缸垂向设置于所述温度箱的上部。液压缸依次通过万向节mts连接头和加载夹具与发动机悬置连接，模拟了发动机悬置的实际垂向受载工况。
进一步地，所述温度箱的顶部设有开孔，所述开孔的大小与活塞杆的下部杆体的横截面大小相适应。这样的设置方便于试验时液压缸的动作。
进一步地，所述活塞杆的杆体上设有隔热密封套。隔热密封套设置在活塞杆下部杆体与温度箱开孔的相接处，以保证温度箱内的温度范围保持在80℃+2℃。
发动机悬置总成垂向多级谱试验台架的试验方法，包括以下步骤：s1,通过雨流计数分析，得到应变range-mean矩阵；s2,利用古德曼均值应力修正公式，对应变range-mean矩阵的各级应变所对应的幅值进行修正；s3,根据悬置应变-载荷标定系数，将应变谱转化成载荷谱；s4,将试验场一个循环载荷谱的统计频次外推至整个试验场规范频次；s5,根据s4所得到的载荷谱，控制液压缸动作，进行疲劳试验。
实验时，先通过运算分析确定发动机悬置总成的垂向多级谱，即block载荷谱，确定block载荷谱的具体步骤包括上述s1～s4；通过步骤s1～s4确定block载荷谱后，再利用发动机悬置总成垂向多级谱试验台架根据block载荷谱，控制液压缸动作，进行疲劳试验。如此，先确定了根据载荷历程中的随机性演算出来的载荷谱，再展开试验，考虑了试验的各种可能性和不确定性，可以使试验进行得更加有条不紊，并且也更接近真实路试受载情况。
进一步地，所述液压缸的动作控制通过mts液压伺服系统的mpt控制软件来运行。mts液压伺服系统是美国mts公司的力学测试与模拟试验系统，mpt是基于mts计算命令控制的多用途试验软件。
进一步地，所述试验方法的温度设置范围为：80℃+2℃，以更贴近发动机悬置的实际应用环境。
本发明的悬置总成垂向多级谱加载试验台架及其试验方法，能够体现路试受力情况，考虑了零件在不同载荷下的疲劳性能，并复现路试失效模式，从而能够更加真实地反映零部件的使用特性和试验场试验的载荷谱，所以试验精度比等幅加载更高，同时大大缩短了试验周期，提高了试验效率，有利于零件的前期开发验证。
附图说明
图1是发动机悬置总成垂向多级谱试验台架示意图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1所示，本发明的发动机悬置总成垂向多级谱试验台架包括温度箱7、垂向设置于温度箱上部的液压缸以及设置于温度箱内部的加载夹具6、发动机悬置5和组合支架4；发动机悬置5的底部固定在组合支架4上，组合支架4固定在温度箱7的内部底板上；液压缸包括液压缸底座1、活塞杆2和万向节mts连接头3，温度箱7的顶部设有与活塞杆2的下部杆体的横截面大小相适应的开孔；液压缸底座1固定在外部龙门架上，活塞杆2的一端固定在液压缸底座1上，另一端通过温度箱7顶部的开孔伸入温度箱7内部，并通过其端部的万向节mts连接头3与加载夹具6连接；加载夹具6通过螺栓与发动机悬置5固定连接。活塞杆2的杆体上与温度箱7开孔的相接处设有隔热密封套，以保证温度箱7内的温度范围保持在80℃+2℃。
液压缸垂向设置，其活塞杆2的下部杆体伸入温度箱7内部并通过其端部的万向节mts连接头3与加载夹具6连接，加载夹具6又通过螺栓与发动机悬置5连接，同时发动机悬置5的底部固定在组合支架4上，这样的设置比较真实地模拟了发动机悬置5的实际垂向受载工况，而且有利于试验时液压缸既可以向其施加下压的力，又可以向其施加上拉的力，可以更好地模拟随机载荷历程，复现路试受载情况。开孔的大小与活塞杆2的下部杆体的横截面大小相适应，方便于试验时液压缸的动作。同时，用温度箱7封闭发动机悬置5，可以控制试验温度，还原发动机悬置5的真实应用环境。
发动机悬置总成垂向多级谱试验台架的试验方法，包括以下步骤：s1,通过雨流计数分析，得到应变range-mean矩阵；s2,利用古德曼均值应力修正公式，对应变range-mean矩阵的各级应变所对应的幅值进行修正；s3,根据悬置应变-载荷标定系数，将应变谱转化成载荷谱；s4,将试验场一个循环载荷谱的统计频次外推至整个试验场规范频次；s5,根据s4所得到的载荷谱，控制液压缸动作，进行疲劳试验。液压缸的动作控制通过mts系统的mpt控制软件来运行。mts液压伺服系统是美国mts公司的力学测试与模拟试验系统，mpt是基于mts计算命令控制的多用途试验软件。试验方法的温度设置范围为：80℃+2℃，以更贴近发动机悬置5的实际应用环境。
具体操作时，先通过运算分析确定发动机悬置总成的垂向多级谱，即block载荷谱，确定block载荷谱的具体步骤包括上述s1～s4；通过步骤s1～s4确定block载荷谱后，再利用发动机悬置总成垂向多级谱试验台架根据block载荷谱，通过mts液压伺服系统的mpt控制软件的运行来控制液压缸动作，进行疲劳试验。如此，先确定了根据载荷历程中的随机性演算出来的载荷谱，再展开试验，考虑了试验的各种可能性和不确定性，可以使试验进行得更加有条不紊，并且也更接近真实路试受载情况。
以下以乘用车在襄阳综合路段的情况为例具体说明。
一、首先，通过运算分析将乘用车襄阳综合路试采集的右悬置垂向应变路谱转化成block载荷谱。具体步骤如下：
1、雨流计数分析：
对襄阳试车场采集的右悬置垂向应变随机谱进行雨流计数（8x8），应变range-mean矩阵统计如下表所示：
2、均值修正：
以上range-mean值应变矩阵，利用古德曼均值应力修正公式，对各级应变对应的幅值进行修正,将载荷的均值修正为0。处理中将负（拉力）的平均载荷转化成正（压力）的平均载荷，因为拉应力比压应力稍容易出现疲劳损伤，这样处理是偏于保守的。如下表2、表3所示：
3、根据悬置应变-载荷标定系数，将block应变谱转化为block载荷谱，如下表所示：
4、里程外推：
表4仅仅统计了襄阳路一个循环的试验频次，而在整个襄阳综合试车规范中一共进行64个循环，故将以上一个循环block载荷谱的统计频次扩展到64个循环，统计如下表5所示：
二、然后，利用发动机悬置总成垂向多级谱试验台架根据block载荷谱，通过mts系统的mpt控制软件的运行来控制液压缸动作，进行疲劳试验。具体操作方式为：在mpt控制软件中依照上表5载荷次序、频次及频率设置试验程序，并设置好保护，同时设置温度箱温度，开启试验，考核发动机悬置的疲劳寿命。
以上通过对所列实施方式的介绍，阐述了本发明的基本构思和基本原理。但本发明绝不限于上述所列实施方式。凡是基于本发明的技术方案所作的等同变化、改进及故意变劣等行为，均应属于本发明的保护范围。