汽車疲勞耐久性試驗

1、汽車疲勞耐久性試驗開發(fā)汽車疲勞耐久性試驗開發(fā)1目錄目錄汽車疲勞耐久試驗介紹汽車疲勞耐久試驗介紹用戶車輛使用測量用戶車輛使用測量道路相關(guān)技術(shù)道路相關(guān)技術(shù)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗規(guī)范開發(fā)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗規(guī)范開發(fā)2q目的和方法目的和方法目的目的l發(fā)現(xiàn)總體可靠性問題。這些問題可能在車輛的整個使用壽命過程 中被專業(yè)用戶所關(guān)注；l鎖定問題；l評價、確認(rèn)總體可靠性。 方法方法l再現(xiàn)用戶車輛使用和環(huán)境用戶車輛使用和環(huán)境；l確認(rèn)貫穿于車輛使用目標(biāo)壽命期內(nèi)的性能和耐久性問題；l試驗人員（司機/工程師）充當(dāng)/扮演專業(yè)用戶；l為找到問題原因并解決問題，對各子系統(tǒng)輸入進行主觀評價。汽車疲勞耐久試驗介紹汽車疲勞耐久試驗介紹3q依

2、據(jù)依據(jù) 開發(fā)策略； 用戶特殊需求； 市場反饋（售后失效模式、用戶抱怨、機構(gòu)評價）。q要求要求 客觀：試驗方法以用戶產(chǎn)品使用為目標(biāo)（合理的試 驗、合理的評價 ）； 有效：降低售后產(chǎn)品故障率，減少 Warranty 成本； 快速：適應(yīng)產(chǎn)品開發(fā)流程需求。汽車疲勞耐久試驗介紹汽車疲勞耐久試驗介紹4汽車疲勞耐久試驗介紹汽車疲勞耐久試驗介紹q當(dāng)前主要認(rèn)證手段當(dāng)前主要認(rèn)證手段 試車場道路試驗試車場道路試驗提供了全面、系統(tǒng)和總成間相互作用載荷譜；道路試驗提供包括驅(qū)動、環(huán)境、道路表面和機械工況在內(nèi)的全面整車級載荷譜；道路試驗提供駕駛員反饋 -人體生理學(xué)的、車輛響應(yīng)、主觀感覺等等。5汽車疲勞耐久試驗介紹汽車疲勞耐

3、久試驗介紹6認(rèn)證試驗認(rèn)證試驗 用戶用戶車輛使用車輛使用失效模式失效模式不相關(guān)：不相關(guān)：耐久試驗完全不耐久試驗完全不能反映實際使用能反映實際使用弱相關(guān)：弱相關(guān)：耐久試驗不能完耐久試驗不能完全反映實際使用全反映實際使用相關(guān)：相關(guān)：耐久試驗充分耐久試驗充分反映實際使用反映實際使用￥ 不同的認(rèn)證效率和售后成本不同的認(rèn)證效率和售后成本用戶車輛使用測量用戶車輛使用測量-目的目的7可靠性（壽命）、可靠性（壽命）、優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化設(shè)計耐久、性能預(yù)測耐久、性能預(yù)測（FEAM) )發(fā)現(xiàn)、消除潛在發(fā)現(xiàn)、消除潛在失效模式失效模式 減少售后索賠和減少售后索賠和 召回成本召回成本 認(rèn)證試驗規(guī)范開發(fā)認(rèn)證試驗規(guī)范開發(fā)工程設(shè)計工程

4、設(shè)計 技術(shù)要求技術(shù)要求（整車（整車/系統(tǒng)系統(tǒng)/部件部件) 用戶車輛使用用戶車輛使用相相 關(guān)關(guān) 用戶車輛使用測量用戶車輛使用測量-用途用途8用戶使用用戶使用承載結(jié)構(gòu)載荷承載結(jié)構(gòu)載荷道路路面道路路面車輛載重車輛載重環(huán)境環(huán)境裝置和附件的使用裝置和附件的使用車輛用途車輛用途駕駛習(xí)慣駕駛習(xí)慣動力傳動系統(tǒng)動力傳動系統(tǒng)地區(qū)交通特點地區(qū)交通特點駕駛習(xí)慣駕駛習(xí)慣油品質(zhì)量油品質(zhì)量環(huán)境環(huán)境用戶車輛使用測量用戶車輛使用測量-內(nèi)容內(nèi)容9承載結(jié)構(gòu)承載結(jié)構(gòu)-行使速度行使速度用戶車輛使用測量用戶車輛使用測量-結(jié)果結(jié)果10承載結(jié)構(gòu)承載結(jié)構(gòu)- -載荷分布載荷分布用戶車輛使用測量用戶車輛使用測量-結(jié)果結(jié)果11承載結(jié)構(gòu)承載結(jié)構(gòu)- -

5、循環(huán)載荷循環(huán)載荷用戶車輛使用測量用戶車輛使用測量-結(jié)果結(jié)果1204080120160110100100010000Cycles CountStrain(ue)04080120160200110100100010000 90% ile E stim ate 90% U pper bou n d 90% Low er bou n dCycles CountS train(ue)承載結(jié)構(gòu)承載結(jié)構(gòu)- -循環(huán)載荷循環(huán)載荷用戶車輛使用測量用戶車輛使用測量-結(jié)果結(jié)果13駕駛習(xí)慣、裝置使用駕駛習(xí)慣、裝置使用用戶車輛使用測量用戶車輛使用測量-結(jié)果結(jié)果14用戶車輛使用測量用戶車輛使用測量-結(jié)果結(jié)果15承載結(jié)構(gòu)載荷

6、承載結(jié)構(gòu)載荷-疲勞損傷疲勞損傷用戶車輛使用測量用戶車輛使用測量-應(yīng)用應(yīng)用Rainflow CountingDamage Calculation: -Strain Life - Linear Damage SummationNeuber RuleMaterial Data Component Geometry16用戶車輛使用測量用戶車輛使用測量-應(yīng)用應(yīng)用17q 結(jié)構(gòu)的疲勞破壞機理結(jié)構(gòu)的疲勞破壞機理 結(jié)構(gòu)的疲勞破壞是由于結(jié)構(gòu)在動載荷作用下塑性/疲勞損傷累積的結(jié)果； 循環(huán)載荷的描述-雨流矩陣； 累積塑性/疲勞損傷是由循環(huán)載荷引起的。0123412345678910 11 12 13 14 15 16

7、 17 18 19 20 21 22Classes124356789道路相關(guān)技術(shù)道路相關(guān)技術(shù)18其中: - 第 級載荷; - 第 級載荷的循環(huán)次數(shù); - 疲勞強度系數(shù)；; - 疲勞強度指數(shù).iiiNicmq 基于疲勞損傷等效的道路相關(guān)基于疲勞損傷等效的道路相關(guān) 假設(shè)車輛的某零件在其整個使用壽命里程的疲勞載荷車輛的某零件在其整個使用壽命里程的疲勞載荷的 級單參數(shù)(變程循環(huán)次數(shù))雨流矩陣為: (1) 相應(yīng)的疲勞損傷矩陣為: (2) 該零件在疲勞載荷作用下的總損傷為:TlNNNN,.,21TmllmmTlcNcNcNDDDD/,./,/,.,221121lmiilicNDF11/l道路相關(guān)技術(shù)道路相

8、關(guān)技術(shù)19車輛在試車場典型試驗道路試車場典型試驗道路 上上按照規(guī)定的工況行駛一周, 該零件測量載荷的 級單參數(shù)雨流矩陣為: 相應(yīng)的疲勞損傷矩陣為: .(3).(3) 道路 行駛一周產(chǎn)生的的總損傷為: 其中: -第 級載荷; -第 級載荷的循環(huán)次數(shù);jlTjljjjnnnn,2,1,.,TmjljlmjjmjjTjljjjcncncndddd/,./,/,.,2,2,1,1,2,1jlmjijiljijcndf1,1,/ji,ijin,i道路相關(guān)技術(shù)道路相關(guān)技術(shù)20 將試車場 種典型道路按不同比例進行混合： 設(shè)試車場典型道路 的加權(quán)系數(shù)為 ，根據(jù)線性損傷線性累積原理則總損傷矩陣為: (4) 為了

9、在試車場再現(xiàn)該零件整個使用壽命里程的疲勞損傷該零件整個使用壽命里程的疲勞損傷- -目標(biāo)：目標(biāo)： 將式(2)和(4)代入則：jjATjljjkjkjdddAdd,2,111,.,kTmjljlmjjmjjkjcncncnA/,./,/,2,2,1,11dDTmjljlmjjmjjkjTmllmmcncncnANNN/,./,/,.,2,2,1,112211道路相關(guān)技術(shù)道路相關(guān)技術(shù)21 由此可得到如下方程組: (5) 它們表明了: 相同載荷級下，試車場 種道路上循環(huán)次數(shù)的線性迭家等于目標(biāo)載荷的循環(huán)次數(shù)。作為耐久性道路行駛試驗，必須兼顧車輛的各個系統(tǒng)部件和各種載荷。因此類似式(5)的方程組不至一個。

10、若測量點/載荷數(shù)為 ，則對于任一載荷 普遍的方程組可寫成如下： . (6) 求解方程組(6) 確定各加權(quán)系數(shù)。kjjnAN1, 11kjjnAN1, 22kjljlnAN1,kPksjjsnAN1,12ksjjsnAN1,21ksjljslnAN1,sPs.2,1道路相關(guān)技術(shù)道路相關(guān)技術(shù)22道路設(shè)施道路設(shè)施石塊路石塊路 BB1/ 5車速車速石塊路石塊路 AN石塊路石塊路 C 行駛行駛 + +石塊路石塊路 B行駛行駛 + +石塊路石塊路BB2/ 6車速車速整車一般耐久試驗整車一般耐久試驗 50000km /1100 hrs加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)23數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)車輛車

11、輛:設(shè)備設(shè)備 & 軟件軟件 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) - 制造商: SoMat U.S.A - 型 號 : e-DAQ FCS 車輪力傳感器車輪力傳感器 - 制造商: MSC U.S.Al試件傳感器試件傳感器l 軟件軟件 - 數(shù)據(jù)采集: SoMat TCE for e-DAQ - 數(shù)據(jù)處理分析: LMS TecWare - 損傷相關(guān): LMS TecWare技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)l發(fā)動機 : 1.6 DOHCl變速箱 : 5-speed ATl懸架形式u前 : 麥佛遜u后 : 雙連桿l整備重量 : 1255 kgl車輪/胎壓 : 195/55R 15 (0.18Mpa)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)加

12、速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)24車輛載重：車輛載重：輕載和重載樣本數(shù)：樣本數(shù)：9 3名駕駛員,每個駕駛員在每一路面和工況下重復(fù)行駛3次共得到9個測量樣本 采樣設(shè)備及參數(shù)設(shè)置：采樣設(shè)備及參數(shù)設(shè)置：l采樣頻率: 409.6 Hzl幀長度: 1024/幀l濾波器頻率上限:80Hz加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)25主要測量通道主要測量通道 ( (測量載荷測量載荷) )共共 59加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)26道路數(shù)據(jù)采集道路數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理(編輯、濾波編輯、濾波)ch3.Road 1Road 2Road 3Road k整車一般耐久性試驗整車一般耐久性試驗加速結(jié)構(gòu)耐久性試驗加速結(jié)構(gòu)耐

13、久性試驗ch1ch2ch3ch1ch2ch3.數(shù)據(jù)采集和分析數(shù)據(jù)采集和分析加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)27雨流雨流計算計算-原始雨流原始雨流04080120160110100100010000Cycles CountS tra in (u e )04080120160110100100010000Cycles CountStrain(ue)04080120160110100100010000Cycles CountStrain(ue).ch1ch2ch3.ch1ch2ch3ch1ch2ch3.040801201601101001000Cycles CountStrain(ue)04

14、0801201601101001000Cycles CountStrain(ue)040801201601101001000Cycles CountStrain(ue)020406080 100 120 140 160 1800.11101001000 99.8le Estimate 90.0le Estimate 80.0le Estimate 70.0le Estimate 60.0le Estimate 50.0le EstimateCycles CountStrain(ue)020406080 100 120 140 160 1800.11101001000 99.8le Estim

15、ate 90.0le Estim ate 80.0le Estim ate 70.0le Estim ate 60.0le Estim ate 50.0le Estim ateCycles CountStrain(ue)020406080 100 120 140 160 1800.11101001000 99.8le Estimate 90.0le Estimate 80.0le Estimate 70.0le Estimate 60.0le Estimate 50.0le EstimateCycles CountStrain(ue)雨流計算雨流計算-似然估計似然估計ch1ch2ch3.020

16、406080 1001201401601802000.1110100100010000 99.8le E stim ate 90.0le E stim ate 80.0le E stim ate 70.0le E stim ate 60.0le E stim ate 50.0le E stim ate? ? ?Cycles CountS train(ue)020406080 1001201401601802000.1110100100010000 99.8le Estim ate 90.0le Estim ate 80.0le Estim ate 70.0le Estim ate 60.0le

17、 Estim ate 50.0le Estim ate? ? ? ?Cycles CountStrain(ue)020406080 1001201401601802000.1110100100010000 99.8le Estim ate 90.0le Estim ate 80.0le Estim ate 70.0le Estim ate 60.0le Estim ate 50.0le Estim ate? ? ? ?Cycles CountStrain(ue)整車一般耐久性試驗整車一般耐久性試驗加速結(jié)構(gòu)耐久性試驗加速結(jié)構(gòu)耐久性試驗數(shù)據(jù)采集和分析數(shù)據(jù)采集和分析(續(xù)）續(xù)）加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)加速

18、結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā).28選擇目標(biāo)雨流選擇目標(biāo)雨流-百分位百分位-顯著性顯著性ch1ch2ch3.ch1ch2ch3.ch1ch2ch3.020406080 100 120 140 160 1801101001000 90le Estimate 90% Upper bound 90% Lower boundCycles CountStrain(ue)020406080 100 120 140 160 1801101001000 90le Estimate 90% Upper bound 90% Lower boundCycles CountStrain(ue)020406080 100 120 1

19、40 160 1801101001000 90le Estimate 90% Upper bound 90% Lower boundCycles CountStrain(ue)目標(biāo)載荷目標(biāo)載荷-擴展百分位雨流擴展百分位雨流0408012016010001000010000010000001E7 90.0le Estim ate 90% Upper bound 90% Lower boundCycles CountStrain(ue)04080120160200110100100010000 90% ile E stim ate 90% U pper bound 90% Low er bound

20、Cycles CountStrain(ue)04080120160200110100100010000 90% ile E stim ate 90% U pper bound 90% Low er boundCycles CountStrain(ue)04080120160200110100100010000 90% ile E stim ate 90% U pper bound 90% Low er boundCycles CountStrain(ue)0408012016010001000010000010000001E7 90.0le Estim ate 90% Upper bound

21、90% Lower boundCycles CountStrain(ue)0408012016010001000010000010000001E7 90.0le Estim ate 90% Upper bound 90% Lower boundCycles CountStrain(ue)數(shù)據(jù)采集和分析數(shù)據(jù)采集和分析(續(xù)）續(xù)）整車一般耐久性試驗整車一般耐久性試驗加速結(jié)構(gòu)耐久性試驗加速結(jié)構(gòu)耐久性試驗加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)29 混合混合 - - 加速結(jié)構(gòu)耐久道路損傷等于整車一般耐久試驗加速結(jié)構(gòu)耐久道路損傷等于整車一般耐久試驗04080120160100010000100000100

22、00001E7Cycles CountStrain(ue)04 08 01 2 01 6 011 01 0 01 0 0 0Cycles CountS tr a in ( u e )Road 1Road 2Track 10Road 3.0408012016010001000010000010000001E7Cycles CountStrain(ue)0408012016010001000010000010000001E7Cycles CountStrain(ue)04 08 01 2 01 6 011 01 0 01 0 0 0Cycles CountS tr a in ( u e )04 08 01 2 01 6 011 01 0 01 0 0 0Cycles CountS tr a in ( u e )04 08 01 2 01 6 011 01 0 01 0 0 0Cycles CountS tr a in ( u e )04 08 01 2 01 6 011