(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210669907.1 (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 (72)发明人 卢剑伟　过慧敏　孙伟　吴勃夫　 严正峰　谷先广　姜平　张良　 祝安定　 (74)专利代理 机构 安徽省合肥新 安专利代理有 限责任公司 34101 专利代理师 陆丽莉　何梅生 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/12(2020.01) (54)发明名称 一种汽车排气系统波纹管的载荷谱编制方 法 (57)摘要 本发明公开了一种汽车排气系统波纹管的 载荷谱编制方法， 包括： 1通过有限元仿真或在波 纹管热点部位加装应变装置将待编位移信号转 换为可编辑的应力信号； 2将通过有限元仿真计 算得出的疲劳热点位置应力时间序列提取出来 或将应变装置的测量结果转换为应力时间序列； 3设置窗口长度length， 对提取的应力时间序列 进行加窗处理， 分成不同的小窗口并计算疲劳损 伤； 4设置损伤保留比p roportion， 将无损伤的窗 口片段以及损伤低于所设置的阈值的小损伤的 窗口片段对应的六个方向的位移载荷序列同步 移除； 5将移除的位移信号片段处加入半余弦信 号作为连接信号， 对连接部分进行光滑处理， 形 成汽车排气系统波纹管多维编制载荷谱。 权利要求书1页 说明书4页 附图7页 CN 114912332 A 2022.08.16 CN 114912332 A 1.一种汽车排气系统波纹管的载荷谱编制方法， 其特征是应用于多维耦合随机工况下 的汽车排气波纹管的疲劳寿命核算及台架试验中， 并包括如下步骤： 步骤1、 在汽车排气系统前后连接段之间的波纹管(1)外侧上分别设置有上圆周安装面 (2)和下圆周安装面(3)； 在所述上 圆周安装面(2)和下 圆周安装面(3)上分别以圆心为原点， 以正北方向为x轴， 以正西方向为y轴， 以过圆心的垂线为z轴， 相应建立顶面 直角坐标系和底面 直角坐标系； 在两个圆周安装面上分别设置有6个铰接点， 且相邻的两个铰接点分别与圆周面上圆 心连线之间的夹角小于90 °， 相间的两个铰接点分别与圆周面上圆心连线之间的夹角为 120°； 在所述上圆周面(2)和下圆周面(3)的铰接点之间分别设置有非垂直连接的拉杆传感 器(4)， 用于获取耦合位移数据{li|i＝1,2,3,4,5,6}； li表示第i个上下安装铰接点之间拉 杆传感器(4)的位移数据； 对所述耦合位移数据{li|i＝1,2,3,4,5,6}进行解耦后 得到波纹管六个自由度的位移 载荷谱和转角载荷谱； 步骤2、 通过有限元仿真方法将所述六个自由度的位移载荷谱和转角载荷谱转换为可 编辑的应力信号； 将所述六个自由度的位移载荷谱和转角载荷谱施加在波纹管结构模型 上， 然后利用有限元仿 真计算波纹管结构模型的疲劳寿命， 并得出疲劳危险点； 从而提取所 述疲劳危险点的应力 ‑时间序列； 步骤3、 设置窗口长度为len gth， 并用于对提取的应力 ‑时间序列进行加窗处理， 得到若 干个具有等长小窗口 的序列； 根据波纹管材料的S ‑N曲线以及goodman平均应力修正准则， 计算出每个小窗口中应 力‑时间序列所对应的损伤 ‑时间序列， 从而得 出整个损伤 ‑时间序列； 步骤4、 计算整个损伤 ‑时间序列中总的损伤累计值以及每 个小窗口中的损伤累计值； 设置损伤保留比为proportion， 并根据所述损伤保留比proportion， 从整个损伤 ‑时间 序列中标记出无损伤的窗口所对应的损伤 ‑时间序列以及小损伤的窗口所对应的损伤 ‑时 间序列， 其中， 小损伤发窗口是指损伤低于所设置的损伤保留比propor tion的窗口； 将标记出的损伤 ‑时间序列所对应的六个方向的位移信号和转角载荷谱 同步移除， 得 到移除后的各个载荷块， 并使得 六个方向的载荷谱相位 不变； 步骤5、 利用式(1)得到连接信号 y1， 并加入到位移信号和转角载荷谱所移除的各个位置 中， 从而形成汽车排气系统的波纹管多维编制载荷谱； 式(1)中， A为任意一个移除位置的前一个载荷块尾部的数据， A1为相应移除位置的后一 个载荷块首部的数据。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114912332 A 2一种汽车排气系统波 纹管的载荷谱编制方 法 技术领域 [0001]本发明涉及汽车排气系统波纹管实际工况载荷谱的编制方法， 尤其涉及一种多维 耦合随机 工况下汽车排气系统波纹管 载荷谱编制方法。 背景技术 [0002]波纹管/伸缩管是排气系统振动解耦的关键环节， 其利用自身结构的变形， 包容来 自发动机及车身结构之间多维随机相对位移， 并同时承受发动机排气热负荷等， 令其需在 高温、 多维振动等恶劣环境下维持工作。 而其在此类环境下持续性工作对波纹管在排气系 统中的可靠性有极大的挑战， 因此建立对波纹管的疲劳可靠性寿命准确预测评价及 优化分 析体系对企业里波纹管的研发有着重要的意 义。 [0003]综合来说波纹管/伸缩管主要的失效形式为高周疲劳失效， 在实际测试中验证周 期长， 有必要基于台架试验测试， 利用加速载荷谱完成产品的耐久性考核从而大大缩减验 证周期。 通常情况下汽车排气系统波纹管 的动态载荷较小， 大部分载荷时间序列几乎不会 造成损伤。 为缩短疲劳可靠性试验周期， 探讨对道路试验采集的载荷 谱进行加速编辑， 以缩 短试验周期。 加速寿命载荷 谱的编制不仅要考虑试验加速效果， 同时要遵循两个基本原则： 1)加速前后疲劳失效热点 一致； 2)加速前后疲劳损伤等效。 [0004]如何能够对从波纹管多为耦合随机工况下载荷谱编制， 以缩短台架试验时间， 减 少开发成本成为目前需要解决的问题。 发明内容 [0005]本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处， 提出一种汽车排气系统波纹管 的载荷谱编制方法， 以期能在波纹管台架耐久性试验中， 减少试验时间， 从而能减少开 发时 间成本和物资成本， 并保证试验结果的可靠性。 [0006]本发明为 解决技术问题， 采用如下技 术方案： [0007]本发明一种汽车排气系统波纹管的载荷谱编制方法的特点是应用于多维耦合随 机工况下的汽车排气波纹管的疲劳寿命核算及台架试验中， 并包括如下步骤： [0008]步骤1、 在汽车排气系统前后连接段之间的波纹管外侧上分别设置有上圆周安装 面和下圆周安装面； [0009]在所述上圆周安装面和下圆周安装面上分别以圆心为原点， 以正北方向为x轴， 以 正西方向为y轴， 以过圆心的垂线为z轴， 相应建立顶面 直角坐标系和底面 直角坐标系； [0010]在两个圆周安装面上分别设置有6个铰接点， 且相邻的两个铰接点分别与圆周面 上圆心连线之间的夹角小于90 °， 相间的两个铰接点分别与圆周面上圆心连线之间的夹角 为120°； [0011]在所述上圆周面和下圆周面的铰接点之间分别设置有非垂直连接的拉杆传感器， 用于获取耦合位移数据{ li|i＝1,2,3,4,5,6}； li表示第i个上下安装铰接点之间拉杆传感 器的位移数据；说　明　书 1/4 页 3 CN 114912332 A 3