原文传递
基于扩散核密度估计的车辆后副车架疲劳损伤分析
| 论文题名： | 基于扩散核密度估计的车辆后副车架疲劳损伤分析 |
| 关键词： | 车辆后副车架;疲劳损伤;扩散核密度估计;载荷谱外推 |
| 摘要： | 载荷谱外推是载荷谱编制的重要步骤，即将由短时载荷谱根据分布规律扩展为全寿命域。载荷谱概率密度估计是载荷谱外推的关键环节，采用不同方案估计载荷谱概率密度的精确度存在差别。针对传统核密度估计的边界偏差问题，将扩散核密度估计法引入载荷谱外推过程中。基于此，本文以车辆后副车架为研究对象，采用参数外推方法、非参数外推方法和扩散核密度估计方法，进行载荷谱外推，计算疲劳损伤；从拟合效果图、拟合优先度、外推载荷谱极值、累积循环次数和疲劳损伤值等多角度对载荷谱外推方案进行对比分析，旨在证明扩散核密度估计方法在载荷谱外推过程中的实用性，明晰优选载荷谱概率密度估计方案，为车辆零部件疲劳耐久性研究提供支撑。 设计并开展试验场强化道路试验，测得轮心六分力信号和车身关键点信号。建立后副车架有限元模型和整车多体动力学模型，并通过试验验证。采用位移反求法和模态叠加法得到后副车架危险点载荷时间历程，为载荷谱外推研究提供数据。 采用雨流计数统计后副车架危险点载荷谱，获取雨流矩阵。针对通过独立性检验的一维幅值-均值矩阵，使用参数估计、高斯核密度估计和扩散核密度估计三个方案计算概率密度函数。研究表明，扩散核密度估计方法的估计效果优于其他方法，能解决核密度估计的边界偏差问题。同时，扩散核密度估计获取的外推载荷谱循环次数最接近106次，等同实际工况。证明了扩散核密度估计法适用于一维载荷谱雨流域外推。 将扩散核密度估计法推广到二维载荷谱外推，针对初始值-终止值雨流矩阵，采用扩散核密度估计法和高斯核密度估计法拟合载荷分布规律，对比分析表明，扩散核密度估计法拟合效果较好，各项拟合优先度指标均优于核密度估计法。载荷谱外推后，通过扩散核密度估计法得到的外推载荷谱与实际工况接近，证明了扩散核密度估计法适用于二维载荷谱外推。 将材料S-N曲线修正为后副车架的S-N曲线，对后副车架进行疲劳损伤分析。从疲劳损伤矩阵分析可知，外推后载荷谱中小幅值的损伤贡献量增加，证明各载荷谱外推法的准确性。采用扩散核密度估计法的非参数雨流外推得到的载荷谱疲劳损伤值较大，适用于对疲劳耐久性和可靠性要求较高的车辆零部件的疲劳损伤分析。证明了扩散核密度估计法在载荷谱编制过程中的适用性，为汽车零部件疲劳损伤研究提供可靠技术路线。 |
| 作者： | 张龙升 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 董国疆;郎玉玲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
