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强化坏路工况下汽车冷却模块加速耐久试验方法研究
| 论文题名： | 强化坏路工况下汽车冷却模块加速耐久试验方法研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;冷却模块;耐久试验;坏路载荷;疲劳损伤 |
| 摘要： | 发动机冷却模块作为动力系统重要组件，其疲劳寿命直接影响动力系统的稳定可靠性。在产品设计定型初期，需先后完成台架试验和道路试验来考察、检验和优化其设计。本文结合企业研发需求和冷却模块道路试验中出现的失效问题，基于试验场采集的冷却模块载荷谱，采用疲劳损伤谱理论进行载荷谱编辑，结合频域加速法进行强化编辑。在保证载荷谱各项特征的同时，以达到更短的试验时长，从而通过台架模拟试验代替道路坏路试验，缩短冷却模块的耐久试验周期，提高研发效率，减少人力物力成本。 根据汽车产品定型可靠性行驶试验规范要求，设计强化坏路载荷谱采集方案，获得全路况下冷却模块各节点振动响应，进行原始载荷的预处理。依据冷却模块的响应频率设定低通滤波频率为100Hz，并完成去奇异值和零点漂移及频谱分析。得到不同路况下的响应信号，为后续分析及台架试验载荷谱编辑提供数据基础。 基于有限元法，对冷却模块进行了计算模态分析，并结合正弦扫频试验，获得主要节点的频响特征，验证计算模态结果的有效性。分别将强化坏路中各个路况的随机功率谱PSD作为激励载荷，计算随机激励下冷却模块失效点位置的应力响应，并结合各组件的材料属性，确定造成冷却模块失效的路况。 根据冷却模块的失效分析结果，采用疲劳损伤谱理论。首先阐述该理论的依据及编辑方法，计算得到各测试路况下的疲劳损伤谱。并基于P-M线性疲劳损伤理论对多路况疲劳损伤谱进行线性叠加，得到总疲劳损伤谱进而获得台架试验功率谱PSD。再基于频域等效损伤理论，进行加速谱编制。结合实际道路试验要求和企业室内台架试验需求，推导出振动加速因子，最终完成加速谱的编制。 最后，将基于该方法得到的综合载荷谱和加速谱应用于室内耐久振动试验台，经过传递函数识别和目标谱修正后进行台架模拟试验，并采集响应信号。从响应信号的时域特征、幅值域分布和频率特征角度，对综合谱的代表性和有效性进行验证。在此基础之上，又对比验证了加速谱和综合谱的特征。发现加速谱在缩短试验时长的同时，保留了综合谱的频域特性及疲劳损伤谱特征。且试验结果与道路试验中出现的失效现象保持一致，进一步验证该编辑方法的有效性。 |
| 作者： | 魏峰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 胡溧 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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