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大型营运客车用户关联试验场可靠性理论分析及试验研究

张禄  
【摘要】:近年来,由大型营运客车引发的交通事故屡见不鲜,事故的主要原因之一是关键零部件的疲劳破坏。试验场可靠性试验是快速和系统考核车辆关键零部件疲劳特性及整车可靠性的有效手段,因此,开展大型营运客车试验场可靠性试验研究具有重要的意义。本文从大型营运客车零部件可靠性分析与疲劳寿命预测、载荷采集处理及分析、用户目标载荷谱建立及用户目标道路与试验场可靠性道路关联性分析等几方面开展了研究工作。 基于疲劳损伤与强度退化的耦合性,建立了一种基于强度退化的疲劳累积损伤模型,结合两级和三级疲劳加载试验数据,验证了所建立的模型;推导了一种考虑初始不确定性的基于一维布朗运动随机微分方程的时变模型,结合应力-强度干涉模型,提出了一种考虑实际使用过程中不确定性的时变可靠性及其灵敏度的计算方法和时变可靠性设计方法。 通过对某客运企业大型营运客车用户实际运行信息的调查,根据客车实际运行的GPS数据,运用动态聚类分析法构建了用户运行速度工况;依据构建的用户道路工况及规定的试验场工况要求,制定了用于大型营运客车载荷采集的试验方案,采集了大型营运客车用户道路和试验场可靠性道路载荷。 通过对用户道路和试验场可靠性道路载荷的处理、统计及分析,研究了用户道路、试验场可靠性道路上轴头各向加速度、质心各向加速度最大值及均方根等之间的相关性;采用雨流计数和零均值转化处理得到了试验场可靠性道路各路段上大型营运客车的载荷谱;回归得到了用户道路上大型营运客车零均值载荷谱分布特性及分布系数。 回归了路面行驶质量指数随使用年份的关系,结合路面行驶质量指数与国际平整度指标、路面平整度指数与功率谱密度的关系,推导并回归了路面功率谱密度随使用年份变化的特性;建立并验证车辆行驶动力学模型,以此得到不同使用年份用户运行速度工况下的载荷,提出了一种考虑年份变化的用户目标载荷谱构建方法。 建立了基于加速度的疲劳累积伪损伤计算模型,采用Habich疲劳外延特性对Miner疲劳累积损伤进行修正,提出了一种等相对损伤的用户目标道路和试验场可靠性道路疲劳关联模型;对比了等载荷谱关联模型、等损伤关联模型及等相对损伤关联模型的匹配结果,计算得到了等损伤关联模型和等相对损伤关联模型下试验场可靠性道路的试验循环次数、试验总里程及综合强化系数。


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