1.本发明属于汽车试验技术领域，具体涉及一种汽车试验场结构耐久性道路选型方法。
背景技术：2.汽车试验场结构耐久性道路是汽车产品验证的主要场所，用于验证车辆结构件的疲劳耐久性、可靠性等。长期以来，国内汽车企业多在第三方汽车试验场进行试验，这些汽车试验场的结构耐久性道路种类往往有30多种，但这些耐久性性道路对车辆激励的类型是有一定类似、重复的，其路面建设主要是兼顾汽车其他性能的评价，如异响、舒适性等评价。
3.为了解决第三方试验场资源受限的问题，一些汽车企业开始自主建设试验场，现汽车企业自建试验场常见的技术方案有两种，一种是将第三方试验场的路面全部参考，另一种凭主观经验，选择部分道路。现有技术的缺点主要为：全部参考的技术方案需要占地面积较大，动辄40多种道路，成本较高。凭借主观经验的方案则缺少数据支撑，误差率较大。
技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种汽车试验场结构耐久性道路选型方法，参考现有汽车试验场地的试验规范，通过数据采集获得车辆各结构载荷模型下对应的时间历程数据，并计算各个路面及整个试验规范的损伤，分析出车辆各结构载荷模型下的路面损伤权重比，选择合适道路种类，自建结构耐久性道路，发挥最大的经济效益。
5.为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种汽车试验场结构耐久性道路选型方法，包括以下步骤：
7.s1、数据采集
8.使用车载数据采集器进行汽车试验场数据采集，测试结果选取采集的数据的平均值；
9.s2、通过对现汽车试验场各路面损伤权重比分析，将现汽车试验场各路面在设定载荷模型下的损伤权重按设定排列，选取依次累积损伤权重∑η
ij
≥90％以上的路面，作为新汽车试验场结构耐久性道路的选型的参考；
10.损伤权重比的计算原理：
[0011][0012]
式中η
ij
——第i种路面在j载荷方向的损伤权重比；
[0013]
——第i个路面在j载荷模型的损伤；
[0014]
ni——第i个路面的在规范中的循环次数；
[0015]dj
——j载荷方向的规范总损伤。
[0016]
进一步的，在试验车辆上设置有四个位移传感器、四个六分力传感器及两个转向力传感器，四个所述位移传感器、四个所述六分力传感器及两个所述转向力传感器均通过
数据电缆与数据采集器连接；计算机通过信号控制数据采集器的设置及数据采集。
[0017]
进一步的，在进行数据采集时，选用n位驾驶员使用同一试验车辆分别进行数据采集，n为大于3的自然数，每组数据至少采集3次，获得3n组有效数据，测试结果选取3n组有效数据的平均值。
[0018]
进一步的，在进行数据采集时，驾驶员的测试步骤如下：
[0019]
1)试验车辆满载，将测试车辆驾驶至现汽车试验场，自由行驶时间不少于30min；
[0020]
2)按试验规范的要求经过原试验场的每一种道路，在车辆行驶前和停止后，车辆须静止10s，以便观察所测数据的静态值和稳定性，同时测得四轮轮心纵向力f
x
、侧向力fy、垂向力fz、滚动力矩my、左右转向力f
st
和四轮轮心垂向位移fz。
[0021]
进一步的，所述规范总损伤dj计算：
[0022][0023][0024]
式中sn、nn——分别为j载荷模型关联各通道的时间历程信号进行雨流计数法获得的第n级载荷循环幅值及对应的次数。
[0025]
进一步的，根据试验车辆在道路激励下的受力特性构建车辆结构载荷模型，通过选取在某一方向上受力特性一致的测试通道，对其平均计算，方法如下：
[0026]
纵向载荷损伤
[0027][0028]
式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心纵向力、右前轮轮心纵向力、左后轮轮心纵向力和右后轮轮心纵向力按式(3)计算的损伤值；
[0029]
侧向载荷损伤
[0030][0031]
式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心侧向力、右前轮轮心侧向力、左后轮轮心侧向力和右后轮轮心侧向力按式(3)计算的损伤值；
[0032]
垂向载荷损伤
[0033][0034]
式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心垂向力、右前轮轮心垂向力、左后轮轮心垂向力和右后轮轮心垂向力按式(3)计算得出的损伤值；
[0035]
垂向载荷损伤
[0036][0037]
转向载荷
[0038][0039]
式中——分别为第i种路面测得的转向器左拉杆力和右拉杆力按式(3)计算得出的损伤值；
[0040]
弯曲载荷和扭转载荷
[0041][0042][0043]
式中及——分别为通过对第i种路面测得的四个轮心位移计算获得的车身左弯曲、右弯曲、前轴扭转和后轴扭转位移数据按式(3)计算得出的损伤值。
[0044]
进一步的，车身左弯曲f
lb
(x)和右弯曲f
rb
(x)位移数据计算方法；
[0045]flb
(x)＝f
lfz
(x)-f
lrz
(x)
ꢀꢀ
(11)，
[0046]frb
(x)＝f
rfz
(x)-f
rrz
(x)
ꢀꢀ
(12)，
[0047]
所述前轴扭转f
ft
(x)和后轴扭转f
rt
(x)位移数据计算方法：
[0048]fft
(x)＝f
lfz
(x)-f
rfz
(x)
ꢀꢀ
(13)，
[0049]frt
(x)＝f
lrz
(x)-f
rrz
(x)
ꢀꢀ
(14)，
[0050]
式中：f
lfz
(x)、f
rfz
(x)、f
lrz
(x)和f
rrz
(x)分别为测得的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的垂向位移信号。
[0051]
本发明的有益效果是：
[0052]
本技术方案通过现有汽车试验场地的试验规范，通过数据采集获得车辆各结构载荷模型下对应的时间历程数据，并计算各个路面及整个试验规范的损伤，分析出车辆各结构载荷模型下的路面损伤权重比，选择合适道路种类，自建结构耐久性道路，发挥最大的经济效益。
附图说明
[0053]
图1为本发明汽车试验场结构耐久性道路选型方法的测试原理示意图；
[0054]
图2为本发明汽车试验场结构耐久性道路选型方法的流程图。
[0055]
附图标记说明
[0056]
1—位移传感器，2—六分力传感器，3—转向力传感器，4—数据采集器，5—便携式计算机。
具体实施方式
[0057]
以下结合附图对本技术的技术方案进行详细说明，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
[0058]
如图1所示，为本发明汽车试验场结构耐久性道路选型方法的测试原理示意图，在试验车辆上每个车轮各设置有一个位移传感器，均通过数据电缆与数据采集器连接；在每个车轮的轮轴上各设置有一个六分力传感器，均通过数据电缆与数据采集器连接；在左前轮和右前轮各设置有一个转向力传感器，分别通过数据电缆与数据采集器连接，便携式计
算机通过网线控制数据采集器的设置及数据采集。
[0059]
本技术的汽车试验场结构耐久性道路选型方法，包括数据采集、车辆弯曲和扭转通道计算、车辆结构载荷模型构建、损伤计算、路面损伤权重分析、路面选型。
[0060]
在本实施例中，共选用3位经验丰富的驾驶员分别进行数据采集，每组数据采集3次，共获得9组有效数据，测试结果选取9组有效数据的平均值。
[0061]
在本实施例的数据采集中驾驶员的具体测试步骤如下：
[0062]
第一步：试验车辆满载，将试验车辆驾驶至现汽车试验场，自由行驶时间不少于30min。
[0063]
第二步：按现汽车试验场的试验规范要求驾驶试验车辆经过每一种道路，在车辆行驶前和停止后，试验车辆段静止10s，以便观察所测数据的静态值的稳定性。同时测得四轮轮心纵向力f
x
、侧向力fy、垂向力fz、滚动力矩my、左右转向器齿条力f
st
和四轮轮心垂向位移fz。
[0064]
通过对原汽车试验场各路面损伤权重比的分析，将各路面在各载荷模型下的损伤权重按降序排列如表1，选取依次累积损伤权重∑η
ij
≥90％以上的路面，作为新汽车试验场结构耐久性道路的选型的参考，其原理为：
[0065]
表1各种路面的各型载荷损伤权重比
[0066][0067][0068]
损伤权重比的计算原理：
[0069][0070]
式中η
ij
——第i种路面在j载荷方向的损伤权重比
[0071]
——第i个路面在j载荷模型的损伤
[0072]
ni——第i个路面的在规范中的循环次数
[0073]dj
——j载荷方向的规范总损伤
[0074]
规范总损伤dj计算：
[0075]
[0076][0077]
式中sn、nn——分别为j载荷模型关联各通道的时间历程信号进行雨流计数法获得的第n级载荷循环幅值及对应的次数
[0078]
根据车辆部件在道路激励下的受力特性构建车辆结构载荷模型，其主要思路是选取在某一方向上受力特性一致的测试通道，对其平均计算，方法如下：
[0079]
纵向载荷损伤
[0080][0081]
式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心纵向力、右前轮轮心纵向力、左后轮轮心纵向力和右后轮轮心纵向力按式(3)计算的损伤值。
[0082]
侧向载荷损伤
[0083][0084]
式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心侧向力、右前轮轮心侧向力、左后轮轮心侧向力和右后轮轮心侧向力按式(3)计算的损伤值。
[0085]
垂向载荷损伤
[0086][0087]
式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心垂向力、右前轮轮心垂向力、左后轮轮心垂向力和右后轮轮心垂向力按式(3)计算得出的损伤值。
[0088]
垂向载荷损伤
[0089][0090]
转向载荷
[0091][0092]
式中——分别为第i种路面测得的转向器左拉杆力和右拉杆力按式(3)计算得出的损伤值。
[0093]
弯曲载荷和扭转载荷
[0094][0095][0096]
式中及——分别为通过对第i种路面测得的四个轮心位移计算获得的车身左弯曲、右弯曲、前轴扭转和后轴扭转位移数据按式(3)计算得出的损伤值。
[0097]
车身左弯曲f
lb
(x)和右弯曲f
rb
(x)位移数据计算方法；
[0098]flb
(x)＝f
lfz
(x)-f
lrz
(x)
ꢀꢀ
(11)
[0099]frb
(x)＝f
rfz
(x)-f
rrz
(x)
ꢀꢀ
(12)
[0100]
前轴扭转f
ft
(x)和后轴扭转f
rt
(x)位移数据计算方法：
[0101]fft
(x)＝f
lfz
(x)-f
rfz
(x)
ꢀꢀ
(13)
[0102]frt
(x)＝f
lrz
(x)-f
rrz
(x)
ꢀꢀ
(14)
[0103]
式中：f
lfz
(x)、f
rfz
(x)、f
lrz
(x)和f
rrz
(x)分别为测得的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的垂向位移信号。
[0104]
以上公开的仅仅是发明的实施例，但并非用来限制其本身，任何熟悉本领域的技术人员，能根据其本质思想进行相关的设计、改进等，在不违背本发明精神的情况下，都应该落在本发明的保护范围内。
技术特征：1.一种汽车试验场结构耐久性道路选型方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、数据采集使用车载数据采集器进行汽车试验场数据采集，测试结果选取采集的数据的平均值；s2、通过对现汽车试验场各路面损伤权重比分析，将现汽车试验场各路面在设定载荷模型下的损伤权重按设定排列，选取依次累积损伤权重以上的路面，作为新汽车试验场结构耐久性道路的选型的参考；损伤权重比的计算原理：式中η
ij
——第i种路面在j载荷方向的损伤权重比；——第i个路面在j载荷模型的损伤；n
i
——第i个路面的在规范中的循环次数；d
j
——j载荷方向的规范总损伤。2.根据权利要求1所述的汽车试验场结构耐久性道路选型方法，其特征在于，在试验车辆上设置有四个位移传感器、四个六分力传感器及两个转向力传感器，四个所述位移传感器、四个所述六分力传感器及两个所述转向力传感器均通过数据电缆与数据采集器连接；计算机通过信号控制数据采集器的设置及数据采集。3.根据权利要求2所述的汽车试验场结构耐久性道路选型方法，其特征在于，在进行数据采集时，选用n位驾驶员使用同一试验车辆分别进行数据采集，n为大于3的自然数，每组数据至少采集3次，获得3n组有效数据，测试结果选取3n组有效数据的平均值。4.根据权利要求3所述的汽车试验场结构耐久性道路选型方法，其特征在于，在进行数据采集时，驾驶员的测试步骤如下：1)试验车辆满载，将测试车辆驾驶至现汽车试验场，自由行驶时间不少于30min；2)按试验规范的要求经过原试验场的每一种道路，在车辆行驶前和停止后，车辆须静止10s，以便观察所测数据的静态值和稳定性，同时测得四轮轮心纵向力f
x
、侧向力f
y
、垂向力f
z
、滚动力矩m
y
、左右转向力f
st
和四轮轮心垂向位移f
z
。5.根据权利要求1所述的汽车试验场结构耐久性道路选型方法，其特征在于，所述规范总损伤d
j
计算：计算：式中s
n
、n
n
——分别为j载荷模型关联各通道的时间历程信号进行雨流计数法获得的第n级载荷循环幅值及对应的次数。6.根据权利要求5所述的汽车试验场结构耐久性道路选型方法，其特征在于，根据试验车辆在道路激励下的受力特性构建车辆结构载荷模型，通过选取在某一方向上受力特性一致的测试通道，对其平均计算，方法如下：纵向载荷损伤
式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心纵向力、右前轮轮心纵向力、左后轮轮心纵向力和右后轮轮心纵向力按式(3)计算的损伤值；侧向载荷损伤侧向载荷损伤式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心侧向力、右前轮轮心侧向力、左后轮轮心侧向力和右后轮轮心侧向力按式(3)计算的损伤值；垂向载荷损伤垂向载荷损伤式中和分别为第i种路面测得的左前轮轮心垂向力、右前轮轮心垂向力、左后轮轮心垂向力和右后轮轮心垂向力按式(3)计算得出的损伤值；垂向载荷损伤垂向载荷损伤转向载荷转向载荷式中——分别为第i种路面测得的转向器左拉杆力和右拉杆力按式(3)计算得出的损伤值；弯曲载荷和扭转载荷和扭转载荷和扭转载荷式中及——分别为通过对第i种路面测得的四个轮心位移计算获得的车身左弯曲、右弯曲、前轴扭转和后轴扭转位移数据按式(3)计算得出的损伤值。7.根据权利要求6所述的汽车试验场结构耐久性道路选型方法，其特征在于，车身左弯曲f
lb
(x)和右弯曲f
rb
(x)位移数据计算方法；f
lb
(x)＝f
lfz
(x)-f
lrz
(x) (11)，f
rb
(x)＝f
rfz
(x)-f
rrz
(x) (12)，所述前轴扭转f
ft
(x)和后轴扭转f
rt
(x)位移数据计算方法：f
ft
(x)＝f
lfz
(x)-f
rfz
(x) (13)，f
rt
(x)＝f
lrz
(x)-f
rrz
(x) (14)，式中：f
lfz
(x)、f
rfz
(x)、f
lrz
(x)和f
rrz
(x)分别为测得的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮
的垂向位移信号。
技术总结本发明涉及一种汽车试验场结构耐久性道路选型方法，包括数据采集，使用车载数据采集器进行汽车试验场数据采集，测试结果选取采集的数据的平均值；通过对现汽车试验场各路面损伤权重比分析，将现汽车试验场各路面在设定载荷模型下的损伤权重按设定排列，选取依次累积损伤权重在设定值以上的路面，作为新汽车试验场结构耐久性道路的选型的参考。本技术方案通过现有汽车试验场地的试验规范，通过数据采集获得车辆各结构载荷模型下对应的时间历程数据，并计算各个路面及整个试验规范的损伤，分析出车辆各结构载荷模型下的路面损伤权重比，选择合适道路种类，自建结构耐久性道路，发挥最大的经济效益。最大的经济效益。最大的经济效益。
技术研发人员：闵磊 胡霏 李阳 丁元俊 袁创 周元 包建旭
受保护的技术使用者：安徽江淮汽车集团股份有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/7/5
