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读者在阅读上篇文章《载荷谱（三）：常见载荷谱的计算》时反馈两个问题，在这里先做解答，然后再叙述本篇主题内容。 第一个问题：如何删除毛刺信号 主要有两种删除方式，一种是手动删除，主要适用于毛刺尖峰比较少的情况。打个形象的比方，你把信号生成excel表格形式，你发现某个位置的信号幅值突然增大许多，你可能会删掉excel表的这几行，这就是所谓的手动删除。第二种方法比较常用，是自动识别斜率方法，相当于把采集的通道数据分成无数小份，然后用户设置一个斜率门槛值，因为毛刺信号的斜率都很高，可以初设一个门槛值，这时候您会发现可能有些毛刺信号没选上，这时重新多次修改这个门槛值，就会发现几乎很快所有的毛刺信号都选中了。当然了，自动删除还有很多种选择，定义斜率是一种常用的方法。如果某个通道的毛刺信号特别多，建议就不要删除毛刺信号了，重新检查相关传感器、信号线连接等等问题，建议重新采集。 第二个问题：介绍雨流计数  图1 雨流计数 (图片来源网络) 在图1中，雨流从1点开始，该点认为是最小值。雨流流至2点，竖直下滴到3与4点幅值之间的2ˊ点，然后流到4点，最后停止于比1点更小的峰值5的对应处。得出一个从1到4的半循环。下一个雨流从峰值2点开始，流经3点，停于4点的对面，因为4点是比开始的2点具有更大的幅值，得出一个半循环2-3。第三个雨流从3点开始，因为遇到由2点滴下的雨流，所以终止于2ˊ点，得出半循环3-2ˊ。这样，3-2和2-3就形成了一个闭合的应力-应变回路环，它们配成一个完整的循环2′-3-2。 下一个雨流从峰值4开始，流经5点，竖直下滴到6和7之间的5ˊ点，继续往下流，再从7点竖直下滴到峰值10的对面，因为10点比4点具有更大的幅值，得出半循环4-5-7。 第五个雨流从5点开始，流到6点，竖直下滴，终止于7点的对面，因为7点比5点具有更小的幅值。取出半循环5-6。第六个流动从6点开始，因为遇到由5点滴下的雨滴，所以流到5ˊ点终止。半循环6-5与5-6配成一个完整循环5ˊ-6-5，取出5ˊ-6-5。 第七个流动从7点开始，经过8点，下落到9-10线上的8ˊ点，然后到最后的峰值10，取出半循环7-8-10。第八个流动从8点开始，流至9点下降到10点的对面终止，因为10点比8点具有大的幅值。取出半循环8-9。最后一个流动从9点开始，因为遇到由8点下滴的雨流，所以终止于8ˊ点。取出半循环9-8ˊ。把两个半循环8-9和9-8ˊ配对，组成一个完整的循环8-9-8ˊ。 这样，图1所示的应变一时间记录包括三个完全循环8-9-8ˊ,2-3-2ˊ，5-6-5ˊ和三个半循环1-2-4，4-5-7，7-8-10。图1表明，雨流法得到的应变是与材料应力-应变特性相一致的。从图1中看出，有三个完全的循环，与此对应，在图2中有三个阴影线所示的闭合回路与之相对应。  (图片来源网络) 接下来是本篇文章的正题，通过载荷谱制定台架加载，由于台架种类太多，无法一一叙述，应读者要求，对道路模拟实验进行介绍，这个介绍只是通用介绍，因为会有各类试验任务的读者，所以，本文尽量从通用层面上覆盖各类读者。 1.什么是道路模拟 远程参数控制是一种先进的模拟技术。它利用试验室结构动力学试验和环境控制系统，再现和分析机械实际运行的力学和运动状态。 该模拟技术不是模拟路面，而是模拟在路面激励下试验车辆上任何感兴趣的响应点的响应，能否模拟来自路面受力情况，这相比之前的试验方法，是一个质的飞跃，重点放在了车辆本身上，而不是路面状况。   2.道路模拟试验的基本过程 主要有如下这几步，数据采集，数据分析与编辑，系统传递函数测量，迭代计算驱动信号，执行耐久试验。 Step1：数据采集 前面已经介绍过了，前期建立好用户和试验场的关系后制定相应的规范，直接到试验场去采集载荷数据。  Step2：数据分析与编辑 常规的分析在上篇文章《载荷谱（三）：常见载荷谱的计算》中已介绍，在已介绍的分析基础上，再进行下面的处理。 我们采集来的响应信号，疲劳设备软件会有一个默认的数据采样率，因此我们采集的信号往往会先按照这个采样率先进行重采样，因为即使我们输入设备有较高的采样率也是没有用处的，设备会自动进行重采样。 接下来就是进行滤波处理了，选择多宽的频率范围需要试验人员结合行业里的一般要求和经验进行工程判断。笔者见了很多公司的滤波范围要求，不尽相同，每家都有各自的理由，要想制定一个专业的频率范围的话，还是要结合实测数据进行制定的，考虑的因素也挺多，这个频率范围一旦制定，以后所有的这个试验都是按照这个范围来滤波的。 接下来就是删除小信号了，如下图就是试验场跑出来的信号去删除过度路面的片段信号。  我认为主要有以下几类编辑方法： 第一是目测手动删除，主要用于瞬态的道路和工况，特别易于识别的道路和工况，包含足够高损伤密度的道路和工况。直接大胆地选中去删除这个片段。 第二类编辑方法是基于统计参数的绝对值门槛或者百分比门槛删除。删除时要注意保留极端路面的瞬态信号，还要注意删除之后的路面总长度不应该少于原路面的一定比例，避免过分取舍和强化而引起信号失真。 第三类方法是根据百分比损伤去删除，一般是保留90%至95%总损伤，此类方法是删除小的雨流循环单元从而使时域数据缩短。 第四类提高信号的频率，这个方法的前提是试件的固有频率不在信号的频率范围之内，或者说试验信号的频率的改变不影响试验效果，因为信号频率提高以后，整个频谱右移。 笔者一般用第一类方法和第四类方法，因为在使用其它方法时发现了一些缺陷，但是手动删除不仅仅停留在过渡路面上，还是要结合信号特点来删除。我曾经和很多同行针对试验场采集的信号如何删除讨论过，对方基本上根据自己制定的试验场采集规范采集原始试验场信号，直接删除过渡路面，然后在台架上进行公司之前规定的几百小时即可，但是这样做有很多缺陷，如果认真计算起来会需要非常长的台架时间才能验证完寿命要求。 尽管试验场与用户有一定的加速在里面了，有些人直接将数据在台架上跑上规定的几百小时就算完成任务。如果认真地计算起来的话，规定的这几百小时是远远不够的，也就是说很多人做的试验没有验证完就结束了，而试验人员自己却不知道，很多人实际上是在台架上做的可靠性试验而不是耐久性试验。具体的数据删除，还是需要结合信号特性根据自己的主观判断去合理专业的删除。 Step3：系统传递函数测量 也可以称之为系统识别，与NVH试验中的模态测试测量固有频率和振型是一个意思，试验模态中的激振器法和这里完全一样。 这里一个难点是参数的设置上，很难有一种标准去定义这些参数，但是可以尝试设置几套不同的参数，最后选择一条最优的FRF曲线。  Step4：迭代计算驱动信号 由于整个试验系统的各个环节，包括试件、测量系统等都存在非线性，使得根据线性系统假设得到的响应与期望目标响应之间存在很大的误差。为了消除非线性的影响，需要通过迭代的计算方法逐步修正激振信号，使系统的响应信号趋近目标信号。 Step5：执行耐久性试验 前期的工作都做完了，然后就展开试验了，前面说过了，很多人做到公司要求的几百小时就结束了是不符合寿命要求的。假设巧合的情况下基本符合寿命要求了，如何符合失效率的要求，因此试验时间的制定是很关键的。笔者购买轿车时也参考过这一条，没做完耐久性试验的车不在我的考虑范围之内，最后选择了一家没有进行同行交流过的汽车品牌之一，我默认这辆车之前真正验证完了寿命要求。 3.道路模拟试验系统介绍 信号产生系统：主要包括计算机及其外设、函数发生器等。 电控系统：将指令信号转变成电驱动信号，并通过多重闭环严格的控制执行机构，准确的完成各种指令动作。 伺服控制系统：将不断变化的电信号对应地转换成动力液压油的流量输出，主要部件是伺服阀。 机械执行系统：将动力液压油的流量和压力转换成机械运动，通过一定的夹具或者支撑激振被试试件，并将情况反馈给电控系统。 动力供给系统：负责提供足够的稳定的液压驱动力。 按照试验台和汽车的耦合方式，主要有如下分类： 轮耦合： 主要模拟道路的垂直冲击振动，适用于研究汽车悬架系统的特性，整车及零部件的疲劳寿命，以及考核汽车的行驶系和承载系的可靠性等。如：四立柱。 轴耦合： 该耦合方式可对轴头施加六个方向的载荷来模拟驱动力、侧向力、垂向力、外倾扭矩、制动扭矩和转向扭矩对汽车的影响。除一般的整车之外，能更好的考核汽车底盘零件的耐久性。  4.总结： 道路模拟试验是一种基本上最精确的台架试验方法，尤其广泛应用在桥车和卡车行业。本篇文章在介绍的时候没有单独挑出某类试验进行介绍，只是通用性的介绍了，此介绍内容可以说是能应用到各类试验中去。最重要的一点是，如果台架上发生的失效情况能对应实际用户的失效状况，那就是一个非常成功的试验。当然，本文在介绍的时候阐明了作者本人的一些个人见解，如有偏激之处，敬请见谅。 如果读者能有具体实例进行同行之间的相互讨论一下，那样效果最好了，大家能相互学习，天天向上。 作者介绍 高超：来自某车辆企业，常年深耕各类疲劳试验和振动噪声试验，尤其疲劳试验更甚。 觉得不错，请点赞！ 投票：您最想从本订阅号获得哪方面的知识？ END 模态空间 为了实现年底破万小目标，请朋友们 |
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