Page 92 - 《振动工程学报》2025年第8期

第 38 卷第 8 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 38 No. 8
2025 年 8 月 Journal of Vibration Engineering Aug. 2025

基于广义 S 变换的汽车零部件载荷谱编辑方法

刘湘楠 ， 于超凡 ， 石 伟 2，3 ， 钱学朋 2，3
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（1. 湖南科技大学机电工程学院，湖南 湘潭 411201； 2. 诺博橡胶制品有限公司，河北 保定 072550；
3. 河北省汽车减震与密封橡胶产品技术创新中心，河北 保定 072550）

摘要: 现有的基于 S 变换的汽车零部件载荷谱编辑方法存在时频分辨率缺乏自适应性的问题，影响载荷谱能量的时频聚集性，

并进一步影响载荷谱编辑效果。为解决此问题，以汽车橡胶悬置为研究对象，基于广义 S 变换理论，探索广义 S 变换方法在汽
车零部件载荷谱编辑领域的应用。采用广义 S 变换方法开展悬置载荷谱时频分析，以获取载荷能量在不同时间和频率下的分
布信息；计算载荷谱的累积功率谱密度，并采用遗传算法确定累积功率谱密度的阈值，以识别载荷谱中损伤贡献量较小的时间
片段；删除识别到的载荷时间片段，得到缩减载荷谱。与基于 S 变换的载荷谱编辑方法进行比较，研究发现，基于广义 S 变换
方法获得的缩减载荷谱的时间压缩量较大，且缩减载荷谱在统计参数、功率谱密度、雨流计数、疲劳寿命及损伤分布等方面均
与原始载荷谱基本吻合。结果表明，广义 S 变换方法适用于编辑汽车零部件载荷谱，可为提高汽车零部件的耐久性台架试验
效率提供一种有效手段。

关键词: 载荷谱编辑； 广义 S 变换； 耐久性； 时频分析； 台架试验
中图分类号: U467 文献标志码: A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202404024

Load spectrum editing method for automotive components

based on generalised S-transformation

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2，3
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LIU Xiangnan ， YU Chaofan ， SHI Wei ， QIAN Xuepeng 2，3
（1.School of Mechanical Engineering， Hunan University of Science and Technology， Xiangtan 411201， China；
2.Nobo Rubber Products Co.， Ltd.， Baoding 072550， China；
3.Hebei Automotive Rubber AVS & Sealing Tech Center， Baoding 072550， China）

Abstract: Existing S-transform-based load spectrum editing methods for automotive components suffer from the problem of lack of
adaptivity in time-frequency resolution， which affects the time-frequency aggregation of load spectrum energy and leads to poor ed‑
iting results. To solve this problem， based on the theory of generalised S-transform （GST）， the application of GST method in the
field of automobile components load spectrum editing is explored. The GST method is used to perform time-frequency analysis of
the mount load spectrum to obtain the distribution information of the load energy on the time and frequency axes. The accumulative
power spectral density （APSD） of the load spectrum is calculated， and a genetic algorithm is used to determine the threshold value
of the APSD in order to identify the time segments of the load spectrum with smaller damage contributions. The time segments of
the load spectrum with small damage contributions are identified and removed， and the remaining load time segments are spliced to
obtain a compressed load spectrum. Comparing with the load spectrum editing method based on S-transform， it is found that the

time compression of the compressed load spectrum obtained based on the GST method is larger， and the compressed load spec‑
trum basically matches with the original load spectrum in terms of statistical parameters， power spectral density， rainflow counts，
fatigue life and damage distribution. The results show that the GST method is suitable for editing the load spectrum of automotive
components. It can provide an effective means to improve the efficiency of durability bench tests of automotive components.

Keywords: load spectrum editing； generalised S-transform； durability； time-frequency analysis； bench tests

收稿日期: 2024-04-09； 修订日期: 2024-05-11
基金项目: 湖南科技大学科研启动项目（E523D9）