【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于力学环境振动试验，涉及一种内燃机外装件的振动试验谱设计方法。
技术介绍
1、力学环境试验是现代工程技术中一项至关重要的试验方法，广泛应用于航空航天、车辆、电子等领域。通过使用力学环境装备或软件，可以在试验室中或仿真分析中准确地模拟试件在工作状态下的振动环境，从而进行关于重要部件和易损件的可靠性和工作寿命的验证。这能为试件的性能分析和技术改进提供重要的试验依据，对于提升产品质量和优化成本具有重要意义。
2、内燃机外装件的振动环境包含周期振动成分和非周期振动成分，这造成了振动环境难以描述，因此需要找到一种振动环境描述方法用于准确体现振动环境的严酷程度。
3、内燃机外装件的振动环境与特定实际使用工况有高度相关性，因此需要结合特定使用工况进行振动环境的描述。
4、现有的内燃机外装件的振动环境通常使用标准psd谱进行描述。这种现行方法存在局限性，局限性在于：当使用标准psd谱时，内燃机随机振动成分的描述准确性可接受但周期振动成分的描述准确性很差。这些局限性都导致了内燃机外装件在进行振动试验或振动分析时误差很大。所以需要专利技术一种新的振动试验谱设计方法，来准确地描述内燃机振动环境。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种内燃机外装件的振动试验谱设计方法，采用该方法设计的振动试验谱解决了目前内燃机振动环境的试验载荷难以确定的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，内燃机外装件的振动试验谱设计方法，具体步骤如下：
4、步骤2，对步骤1中的振动信号进行处理，得到扫频振动谱；
5、步骤3，对步骤1中的振动信号进行阶次振动滤波，得到剩余振动信号；
6、步骤4，将步骤3的剩余振动信号转换为发动机疲劳损伤谱；
7、步骤5，利用步骤4得到的发动机疲劳损伤谱将步骤3得到的剩余振动信号转换为内燃机总疲劳损伤谱；
8、步骤6，在试验道路上采集发动机表面的振动信号；
9、步骤7，对步骤6采集到的信号进行处理，得到道路振动总疲劳损伤谱；
10、步骤8，将内燃机总疲劳损伤谱和道路振动总疲劳损伤谱进行组合，得到综合非周期振动总疲劳损伤谱，将综合非周期振动总疲劳损伤谱转换为非周期振动psd谱。
11、本专利技术的特点还在于：
12、步骤1中，采集的振动信号为内燃机的振动加速度信号abench(t,ne,j)，其中：t为时间，ne为内燃机转速，j为转矩百分比。
13、步骤2的具体过程为：
14、步骤2.1，使用阶次追踪技术对run-up工况振动信号abebch(t,ne,j)进行处理，处理结果为阶次切片，阶次切片的结果记作：aorderslice(i,f,j)，其中，i为阶次，f为频率，j为转矩百分比；
15、步骤2.2：将时域使用工况中工况持续时间表达为：tuserprofile(i,f,j)，其中，i为阶次，f为频率，j为转矩百分比；
16、步骤2.3，创建用于表达内燃机周期振动成分的扫频振动谱。
17、步骤2.3的具体过程为：
18、步骤2.3.1，计算阶次＝i、扭矩＝j、频率＝f、激励＝1g时，产生等效损伤需要的振动激励时间t1g(i,j,f)，公式如下：
19、
20、其中，b为巴斯昆疲劳指数，i为主要振动阶次，f为频率，j为转矩百分比；
21、步骤2.3.2，将振动信号按阶次合并，计算扭矩＝j、频率＝f、激励＝1g时，产生等效损伤需要的振动激励时间tsumorder,1g(j,f)，公式如下：
22、tsumorder,1g(j,f)＝∑it1g(i,f,j),i>0 (2)
23、步骤2.3.3，将振动信号按扭矩百分比合并，计算频率＝f、激励＝1g时，产生等效损伤需要的振动激励时间tsumload&order,1g(f)，公式如下：
24、tsumload&order,1g(f)＝∑jtsumorder,1g(j,f) (3)
25、步骤2.3.4，计算每个频率的扫频振动持续时间sweep durationlog(f)，公式如下：
26、
27、其中，sweep repeats是扫频循环次数，δf为扫频过程中的频率增幅，oct为倍频程；
28、步骤2.3.5，根据每个频率的扫频振动持续时间计算等效损伤的加载加速度atest(f)，atest(f)即为扫频振动谱，公式如下：
29、
30、其中，b为巴斯昆疲劳指数。
31、步骤3的具体过程为：使用阶次追踪巴特沃斯带阻滤波器对原始run-up工况振动信号进行滤波，滤波阶次与主阶振动提取阶次相同，经过滤波，主要的周期振动成分被去除，处理的输出结果为剩余的非周期成分，去除周期振动成分的发动机振动加速度为abandstopfiltered(t,ne,j)，其中，t为时间，ne为内燃机转速，j为转矩百分比。
32、步骤4的具体过程为，将步骤3得到的剩振动信号按转速进行剪裁，将剪裁后的振动信号转换为疲劳损伤谱fds，即按照如下公式(6)对每一个转矩的剩余振动信号进行fds计算，得到发动机疲劳损伤谱fdsengine(ne,j,f)：
33、
34、其中，f为频率，t为振动持续时间，k为系统刚度系数，γ( )为伽马函数，b为巴斯昆疲劳指数，c为巴斯昆疲劳系数，gengine(f，ne)为psd形式的内燃机振动加速度，ne为内燃机转速，j为转矩百分比。
35、步骤5的具体过程为：将步骤4得到的发动机疲劳损伤谱fdsengine(ne,j,f)通过如下公式(7)转换成内燃机总疲劳损伤谱fdssummedengine(f)：
36、
37、其中，ne,为内燃机转速，j为转矩百分比，tuserprofile(ne,j)为工况持续时间，f为频率。
38、步骤6中采集的发动机表面振动信号为道路振动加速度aroad(t,r)，其中，t为时间，r为路况。
39、步骤7的具体过程为：
40、步骤7.1，将步骤6采集的道路振动加速度aroad(t,r)进行低通滤波；
41、步骤7.2，将经步骤7.1滤波处理后的加速度aroad(t,r)从时域信号转换成psd形式的频域信号groad(f,r)，并根据如下公式(8)计算道路振动疲劳损伤谱fdsroad：
42、
43、其中：f为频率，t为振动持续时间，k为系统刚度系数，γ( )为伽马函数，b为巴斯昆疲劳指数，c为巴斯昆疲劳系数，q为动力放大系数；
44、步骤7.3，将道路振动疲劳损伤谱fdsroad按使用工况合并，得到道路振动总本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：步骤如下：
2.根据权利要求1所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：所述步骤1中，采集的振动信号为内燃机的振动加速度信号abench(t,ne,j)，其中：t为时间，ne为内燃机转速，j为转矩百分比。
3.根据权利要求2所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：
4.根据权利要求3所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程为，将步骤3得到的剩余振动信号按转速进行剪裁，将剪裁后的振动信号转换为疲劳损伤谱FDS，即按照如下公式(6)对每一个转矩的剩余振动信号进行FDS计算，得到发动机疲劳损伤谱FDSengine(ne,j,f)：
7.根据权利要求6所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：所述步骤5的具体过程为：将步骤4得到的发动机疲劳
8.根据权利要求7所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：所述步骤6中采集的发动机表面振动信号为道路振动加速度aroad(t,r)，其中，t为时间，r为路况。
9.根据权利要求8所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：所述步骤7的具体过程为：
10.根据权利要求9所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：所述步骤8的具体过程为：
...【技术特征摘要】
1.内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：步骤如下：
2.根据权利要求1所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：所述步骤1中，采集的振动信号为内燃机的振动加速度信号abench(t,ne,j)，其中：t为时间，ne为内燃机转速，j为转矩百分比。
3.根据权利要求2所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：
4.根据权利要求3所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的内燃机外装件的振动试验谱设计方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程为，将步骤3得到的剩余振动信号按转速进行剪裁，将剪裁后的振动信号转换为疲劳损伤谱fds，即按照如下公式(...
【专利技术属性】
技术研发人员：何锋，张豪，付颖洲，汪光泽，陈淑敏，王丽，
申请(专利权)人：西安康明斯发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：
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