振动案例分析——路载荷模拟

振动案例分析——路载荷模拟

m+p VibControl可用于真实的振动环境载荷谱实时闭环控制

在车辆的整个寿命期间必须面对各种各样的路况，例如：平滑的高速路、坑洼的郊区街道、具有鹅卵石，沙粒，碎石或岩石的道路等。另外，发动机和传动系统也是产生高强度破坏性振动的来源。因此，为保证车辆及其部件的可靠性和结构完整性，必须在产品设计和开发过程中进行振动试验，以保证车辆在遇到上述不同环境时能够承受这些载荷。

对于大多数汽车部件，振动测试规范通常是基于正弦信号、正弦扫频信号、随机信号或冲击信号，但有时测试使用的激励信号需要能够更加准确地代表所经历的实际振动。车辆在测试轨道、试验场地和公路上行驶测试得到的路谱数据可以为试验测试系统提供更为逼真、切合实际的激励信号。


路谱试验台

Calsonic Kansei是全球一流的汽车零部件制造商，为主要的汽车制造商提供包括排气系统，空调系统，仪表盘，控制台，散热和冷却部件等产品。他们在欧洲的13个网点遍布英国、法国、德国、西班牙，罗马尼亚和俄罗斯等国。公司清楚地意识到其产品质量不仅关乎公司自身的声誉，还关乎客户及其产品的声誉，因此，公司坚持产品的质量和可靠性至上的原则。


路谱编辑器

位于Llanelli, Wales的欧洲试验室最近需要使用路谱模拟对汽车冷却系统进行振动测试试验，路谱试验数据在汽车试验场真实路况下测量得到。试验室配备了四个电动式振动台，每个振动台由m+p VibControl软件和m+p VibPilot前端控制，通常情况下振动测试使用正弦信号（固定频率或扫频）和随机信号激励，但是Calsonic公司通过安装m+p VibControl实现了施加路谱激励的要求。

路谱模拟支持几乎任意格式的原始数据导入，查看和编辑，为振动试验系统生成适用的驱动谱。通过使用m+p的路谱软件，Calsonic Kansei的工程师根据客户提供的数据得到了一个15分钟的路谱。整个试验由该路谱的700次循环组成，使用单个控制点进行控制，控制点位于冷却系统组件顶部。

m+p VibControl 软件为真实的振动测试提供实时、闭环、不受时长限制的数据。对于m+p VibControl，路谱模拟选项对电动式和液压式振动台同样好用。它与其他振动模式完全兼容，包括正弦，随机和冲击，它尤其适用于汽车部件的耐久性试验，如广播，娱乐系统，灯组件、电子控制单元和加热冷却系统组件。

当车辆在相应的道路表面穿过时，由安装在车身，轴或关键部件上的传感器采集路谱数据。比如，振动传感器通过m+p VibPilot前端与笔记本电脑相连，使用笔记本电脑采集数据。路谱软件可以处理由任意采样频率得到的大数据量的采样文件，采样文件可以为任意格式（包括RPC3, WAV和ASCII文件），也可以使用加速度，速度或位移的时间历程、频谱、功率谱等形式查看数据。


m+p路谱控制软件界面

路谱试验的关键技术在于对大量原始数据的再编辑。原始数据一般极少被直接用于路谱模拟试验，由于其不能满足试验系统的要求和限制，因此需要对其进行再编辑。数据可以对单点进行编辑，信号裁剪和带通滤波可以方便地将信号做成数据片段或完整的数据文件。通常我们不关心低频振动分量，可以在软件中将其移除以节省宝贵的测试时间。在不同时间不同路面上采集的数据可以通过整合，得到一个更具有综合性的测试数据。来自一个或多个的数据片段通过剪接粘贴等得到最终的文件。
由于二次积分中信号中的常数项会导致振动台位移超限，因此必须通过滤波去除加速度信号中的直流成分。

路载荷试验的随机特性对振动台控制系统有很高的要求。 Calsonic Kansei使用m+p VibControl / VibPilot系统，采用先进的、实时的和连续循环控制技术以保证施加在测试元件上的振动尽可能地符合配置文件的测试内容。平均相干技术实时地用于振动台的动力学响应，以获取稳定，长期控制和精确性。

这种测试方式消除了在低振动水平下比较耗时的传统迭代过程。也确保了在产品退化时，可以自动获取改变的结构动力学特性。

只要一经启动，测试将自动运行，操作者就可以进行其他工作。在试验完成或由于其他原因试验中止时，设备将会发送邮件或短信提醒操作者；这对长期试验是特别有用的，比如在Calsonic Kansei，该试验持续了七天，包括整个晚上和周末。

试验完成后，m+p VibControl也可以提供灵活全面的测试报告。试验数据格式可以是预设的格式或客户定制化格式；测试者也可以使用ActiveX接收试验数据。

路谱模拟不能代替传统的正弦或随机试验，但是可以为振动测试人员提供另一种有效的试验工具，确保汽车零部件在设计的环境中工作的可靠性。Calsonic Kansei近期的工作证明了使用m+p VibControl系统可以很容易进行这类试验，可为其创造更多价值。