基于损伤的疲劳编辑及加速试验朱涛宋健（清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，100084）【摘要】传统的汽车零部件台架疲劳试验中，一般是根据设置经验门限值进行试探性的载荷历程编辑，或者简单对载荷历程进行线性强化，这样来实现加速疲劳试验，获得的结果可信度较差。本文通过对采集到的真实载荷谱进行基于损伤评估和疲劳分析的编辑浓缩，对小幅值循环的载荷进行可控过滤，达到了定量加速零部件疲劳试验的目的，获得的结果相对更为可信和可靠。关键词：损伤评估疲劳分析疲劳编辑加速试验中图分类号：U461.91文献标识码：AFatigueEditingBasedonDamageandAcceleratedTestingZhuTaoGaoFeng(BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics)Abstract：Duringthetraditionalrigfatiguetestingofthevehiclecomponent,withsettingtheexperientialthresholdtoedittheloadinghistoryontrialormagnifytheloadinghistorylinearly,insuchwaytoimplementacceleratedfatiguetesting,andgettheresultsinlowerreliability.Inthispaper,basedonthedamageevaluationandfatigueanalysis,witheditingandcondensingtherealmeasuredloadinghistory,andfiltratingthesmallcycleloadingcontrollable,achievethepurposeofacceleratingtherigfatiguetestingquantitatively,andgetmorereliableandcreditableresults.KeyWordsDamageEvaluation;FatigueAnalysis;FatigueEditing;AcceleratedTesting.收稿日期：朱涛北京航空航天大学汽车工程系技术中心博士生北京100083高峰北京航空航天大学汽车工程系技术中心教授博导1前言汽车工业中，在新产品设计开发的后期一项主要的工作就是在实验室内进行疲劳试验，以用来复现道路试验场上车辆零部件的疲劳损伤和失效模式[1]。随着现代随机理论、控制技术以及计算机的迅猛发展，室内对整车进行道路模拟试验的方法及设备日趋完善。显然，这种室内疲劳试验是非常费时的，会导致开发成本增加和开发周期延长。对于这样的随机载荷加速疲劳试验，工程上一般的传统做法是将试验载荷谱加以浓缩或强化，即对试验谱中的小幅值载荷段直接删除，或将原始试验谱乘上一个强化系数，以达到缩短试验时间的目的[2]。但其中存在太多的经验和估计因素，很少能做出确定损伤量化的对比。因此，传统方法的加速疲劳试验必然有一定的误差。一般的室内加速疲劳试验过程如图1所示，先在有代表性的道路或试车场典型路面上用样车进行一定时间的路试，通过在关键部位粘贴的应变片采集到应变历程信号，按照标定好的应变-载荷关系即可推算出相应的载荷谱。然后对该应变谱进行编辑处理，生成用于驱动台架的加速试验谱，最后进行台架试验即可评估样车的疲劳性能。图1室内加速试验过程示意图本文针对上述的数据处理环节进行研究，对采集到的应变谱进行结构疲劳寿命预估计算，然后基于损伤量对应变谱进行编辑以滤掉对结构损伤贡献较小的循环，还原为载荷谱即可进行后续的定量加速试验。2基于实测应变信号的疲劳计算2.1局部应变寿命法概述局部应变寿命法（E-N法）是继名义应力寿命法（S-N法）之后，广泛用于汽车结构件疲劳寿命计算的方法，它能很有效的计入缺口、焊缝、应力集中等现象所产生的局部循环塑性变形效应，该效应即循环应力-应变曲线，用式1表达。E-N法用幂函数形式表达为式2，也叫曼森-科芬方程。迈纳线性损伤累积法则如式3所示，基于此法则结合循环应力-应变曲线和材料E-N曲线即可计算承受随机载荷下的构件疲劳寿命[3]。式中，——应变幅值；——弹性应变幅值；——塑性应变幅值；——应力幅值；——弹性模量；——循环强度系数；——循环应变硬化指数；——疲劳强度系数；——疲劳延性系数；——疲劳强度指数；——疲劳延性指数；——各应变水平下的循环次数；——各应变水平下的疲劳寿命；——总疲劳损伤；——疲劳寿命。基于实测应变谱的E-N法疲劳寿命计算流程如图2所示。图2E-N法疲劳寿命计算流程图2.2疲劳寿命计算本文取测试中某一通道的应变谱作为研究对象来进行疲劳寿命的计算。如图3所示即为采集到的一段应变谱，样本时间长度为580秒。图3采集到的样本应变谱所分析结构的材料牌号为SAE1...