新型輕卡駕駛室動態(tài)應(yīng)變測試分析

某公司新研發(fā)的輕卡駕駛室在進(jìn)行道路耐久試驗過程中，駕駛室前圍出現(xiàn)局部開裂現(xiàn)象。為了解該駕駛室的動態(tài)特性，要對其進(jìn)行動態(tài)應(yīng)變測試和分析，為駕駛室改進(jìn)提供有力依據(jù)。

動態(tài)應(yīng)變測試方法及測試系統(tǒng)組成

應(yīng)變測試技術(shù)常用的有應(yīng)變電測法、光學(xué)方法和聲學(xué)方法。本次測試采用應(yīng)變電測法，是以應(yīng)變片為傳感元件，是一種應(yīng)用廣泛、使用經(jīng)驗成熟的方法。儀器采用JHDY動態(tài)應(yīng)變采集系統(tǒng)，由動態(tài)應(yīng)變儀、采集軟件、應(yīng)變片、筆記本等組成。實時采集，實時顯示曲線，可直接顯示被測物理量。

動態(tài)應(yīng)變測試步驟

貼片位置選擇；動態(tài)應(yīng)力測點位置應(yīng)布置在道路耐久試驗中出現(xiàn)開裂位置的附近，以及在有限元分析中應(yīng)力較大的區(qū)域，在主應(yīng)力方向明確的位置布置單軸應(yīng)變片，在主應(yīng)力未知方向位置采用應(yīng)變花。

應(yīng)變片的粘貼；先對應(yīng)變片外觀進(jìn)行檢查，看是否有銹斑等缺陷。然后對車架進(jìn)行表面處理，清楚污垢。在粘貼應(yīng)變片之前在車架測點位置進(jìn)行劃線，使粘貼方向與測量應(yīng)變的方向一致。最后，用膠水粘貼應(yīng)變片，在應(yīng)變片粘貼面處涂上薄薄一層膠水，將應(yīng)變片的方向線對準(zhǔn)剛才劃的基準(zhǔn)線。要確保粘貼的位置和方向角一致，粘貼表面無氣泡。通過接線端子將應(yīng)變片的引線與接入應(yīng)變采集儀的導(dǎo)線連接。

動態(tài)應(yīng)變測試測試結(jié)果分析

通過對各測點動應(yīng)變測試結(jié)果整理，取鋼材彈性模量E=206GPa，得到各測點的應(yīng)力幅值和均方根值。其中測點5、測點8、測點11的振動強度較大，主要集中于前圍接近于扭簧附近，位于道路耐久試驗過程中開裂部位附近。通過測點5、8、11動應(yīng)力時域里程曲線與有限元計算結(jié)果對比可知，各測點應(yīng)力數(shù)值分布趨勢和仿真結(jié)果基本一致，*大動應(yīng)力測點8為92.6MPa，測點應(yīng)力值和計算值（*大為85MPa）比較近。

對各測點的動應(yīng)力時域歷程進(jìn)行頻譜分析，由于應(yīng)變花的合成應(yīng)力在每一瞬時的主應(yīng)力方向均不同，故頻譜分析時選取應(yīng)變花中*大動應(yīng)力信號進(jìn)行頻譜分析。頻譜分析時，為了防止泄漏，對信號加Hanning窗處理。從動應(yīng)力功率譜密度曲線上看，各測點的諧振頻率基本相同，諧振峰主要集中在17.8HZ、19.5HZ、30.4HZ，有限元計算的彈性約束前三階模態(tài)頻率分別為23.2HZ、25.1HZ、33.4HZ。

結(jié)語

由于有限元模態(tài)計算模型未考慮乘員質(zhì)量，高于實際諧振頻率，可以看出，測試數(shù)據(jù)和模態(tài)分析結(jié)果吻合較好，從測點5和測點8的頻譜圖可以看出，在17.8HZ和19.5HZ處振動能量較大，且該駕駛室一階模態(tài)振型為扭轉(zhuǎn)振動、二階為彎曲振動，二者模態(tài)頻率相差不到2.0HZ，極易產(chǎn)生耦合振動，從而降低駕駛室的疲勞強度。

通過動態(tài)應(yīng)變測試分析，掌握駕駛室的動態(tài)特性，為其結(jié)構(gòu)改進(jìn)指出了方向，同時表明如要提高駕駛室的疲勞強度，必須結(jié)合結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性進(jìn)行合理設(shè)計，本文的研究分析為此類駕駛室的疲勞強度設(shè)計到一定的參考和指導(dǎo)作用。