汽车疲劳耐久性试验道理试验

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汽车试验认证
认证方法：
样品试制：设计图纸、工艺要求； 道路试验：试验标准和规范、部件\系统\整车技术要求、法规和
限值； 试验室/台架试验：试验标准和规范、部件\系统\整车技术要求、
法规和限值； 数模模拟分析：来自试验规范或设计技术要求的输入载荷、部件
\系统\整车技术要求、法规和限值。
4
汽车试验认证
承载结构 载荷测量
试车场道路载荷 数据采集
各种试车场道路
各地公共道路载荷
典型公共道路数据采集： 非随机- 试验人员 随机-当地司机
用户使用调查
各级道路行驶 里程及比例
公共道路分级 及典型路段
载荷： 乘员和货物
环境： 气候、腐蚀
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车辆使用测量-结果
承载结构载荷-行使速度
Distance @ Level of Vehicle speed
品； 作为产品担保试验：量产产品应由质量控制或货源鉴定保证； 作为评价工艺/制造波动的有效工具。
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汽车疲劳耐久试验
用户使用测量
用户使用分析
耐久性试验规范
耐久性道路试验
失效统计分析
疲劳耐久性评价
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车辆使用测量-目的
失效模式
用户 车辆使用
认证试验
不相关：
耐久试验完全不 能反映实际使用
弱相关：
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汽车疲劳耐久试验
依据
➢ 开发策略； ➢ 用户特殊需求； ➢ 市场反馈（售后失效模式、用户抱怨、机构评价）。
要求
➢ 客观：试验方法以用户产品使用为目标（合理的试 验、合理的评价 ）；
➢ 有效：降低售后产品故障率，减少售后成本； ➢ 快速：适应产品开发流程需求。
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汽车疲劳耐久试验
耐久试验内容和设施
0.97
95%
1.22
99%
29
道路相关技术
结构的疲劳破坏
➢ 结构的疲劳破坏是由于结构在各种循环载荷作用下疲劳损伤累积的结果，疲 劳寿命是疲劳损伤的反映。
➢ 疲劳损伤取决于循环载荷的大小和作用次数-用载荷的雨流矩阵描述。
Microsoft erPoint Presenta
Microsoft owerPoint Presentatio
根据材料的 S-N 曲线计算疲劳损伤，相应与上述载荷的疲劳损伤矩阵
分别为：
D [ D i,j]
( i , j 1 , 2 ,...... l )
d h [ d h,i,j]
( i , j 1 , 2 ,...... l , h 1 , 2 ,...... k )
根据线性累积损伤理论，则用种 k 路面混合得到的总损伤矩阵为
➢ 疲劳损伤是由循环载荷引起的疲劳损伤取决于循环载荷的大小和作用次数。
Microsoft owerPoint Presentatio
Microsoft owerPoint Presentatio
Microsoft owerPoint Presentatio
30
道路相关技术
➢ 结构在相同的载荷作用下，具有相同的疲劳损伤从而具有相 同的疲劳寿命；尽管结构的载荷不同，但只要保证具有相等的 疲劳损伤也将取得相同的疲劳寿命。
0
4
4
4
Counts
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车辆使用测量-结果
承载结构载荷-循环载荷
Rainflowof WFT_LF_FxDYPGGMW15531
1.E+08 1.E+07 1.E+06 CycleCounts 1.E+05 1.E+04
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Range(kN)
Strain(ue)
25
车辆使用测量-结果
驾驶习惯、装置使用、动力传动系统载荷测量
26
用户车辆使用测量-应用
承载结构载荷-疲劳损伤
局部应力 和应变
雨流统计
材料数据 部件尺寸数据
- 损伤计算 - 线性累积损伤
用户使用/公共道路与试车场试验相对 损伤 百 分 位 用 户 使 用
相对损伤比
27
车辆使用测量-应用
…… (1)
33
道路相关技术
方法1：
基于测量载荷的双参数雨流矩阵，首先根据S-N曲线计算各目标和源载荷雨 流矩阵的等效疲劳损伤，得到总体疲劳损伤矩阵；将目标和各个源的总体疲劳损 伤矩阵按照图1所示的方式划分成一系列互相重叠的子矩阵，同时计算各个子矩 阵所包含的疲劳损伤并构成缩减损伤矩阵。然后按照给定的误差目标，对于缩减 目标损伤矩阵的各个元素和总体损伤进行逐点拟合。
一般耐久性试验 质量评估试验/短期可靠性 耐候试验：冷/热气候暴露 加速腐蚀
➢ 结构耐久性开发试验- 构架/主要承载结构和接口评价
试验室耐久性模拟和数模分析计算 加速结构耐久性
➢ 传动系统耐久性评价
有限耐久性 简化的(短期)传动系统耐久性-质量评估
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汽车疲劳耐久试验
耐久性道路试验的角色
下，快速早期的认证将为产品设计改进赢得时间和机会，同时也加 速产品开发的进程。
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汽车试验认证
认证依据（标准、XXTS 的制订）：
产品使用：用户车辆使用测量分析 用户特殊需求：质量功能部署 - QFD 市场反馈（售后信息、质量信息）：Warranty、☺ 开发策略 - 专家系统：
6
汽车试验认证
认证策略：
-3.5
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Force (kN)
V-speed Distribution of WFT Force
160 140 120
100 80
Vehicl6e0speed(km/h) 40
20
0
0.E+0 2.E+0 4.E+0 6.E+0
➢多个载荷作用下的疲劳损伤具有迭加性 -（Minor rule）。 行驶路面的强度可以通过结构的疲劳响应进行量化； 为了再现车辆在某一载荷环境下（比如：用户车辆使用、 规定的试验规范）的疲劳损伤-称为目标，可以通过将车辆 在各种典型道路行驶和操作（比如：试车场或试验台架） 时的损伤-称为源，按不同加权(比例)系数进行混合模拟获 得。
k
Ah d
R h,2 ,1
...
DR 2 ,m
...
h 1 k
...
Ah d
R h ,2 ,m
h 1
DR m ,1
...
k
...
Ah d
R h ,m ,1
D
R m ,m
h 1 k
...
h 1
Ah d
Vehiclespeed(km/h)
0
50
100
150
200
Distances (km)
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车辆使用测量-结果
承载结构载荷-载荷分布
Le v e l-Crossing of LF WFT Force
1.E+05
1.E+05
8.E+04
s
Conut
6.E+04
4.E+04
2.E+04
0.E+00
-4.0
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车辆使用测量-结果
承载结构载荷- 循环载荷
10000 1000 100
CyclesCount
10 1
0 40 80 120 160
Strain(ue)
10000 1000 100
CyclesCount
10 1
90%ileEstimate 90%Upperbound 90%Lowerbound
0 40 80 120 160 200
置信水平的可靠性寿命（可靠度、致信度）- 样本 数、寿命循环 失效判据 失效分类 -等级
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汽车疲劳耐久试验
目的和方法
➢目的 发现总体可靠性问题。这些问题可能在车辆的整个使用寿命 过程中被专业用户所关注； 锁定问题； 评价、确认总体可靠性。
➢ 方法 再现用户车辆使用和环境； 确认贯穿于车辆使用目标寿命期内的性能和耐久性问题； 由试验人员（司机/工程师）充当/扮演专业用户； 为找到问题原因并解决问题，对各子系统输入进行主观评价。
耐久试验不能完 全反映实际使用
相关：
耐久试验充分 反映实际使用
￥￥￥
不同的认证效率和售后成本
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车辆使用测量-用途
用户车辆使用
工程设计 技术要求
认证试验规范开发
可靠性（寿命）、 优化设计
耐久、性能预测
发现、消除潜在 失效模式
减少售后索赔和 召回成本
相关
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车辆使用测量-内容
机构调查 客户投诉
用户需求 开发策略
➢不能够：
代替整车、子系统或部件认证的全部手段； 反映用户实际使用中的某些特例（规范的目标是百分位用户使
用）； 反映特殊用途（出租车、警车、……)； 替代试验室试验：道路试验无法提供试验条件或环境的台架试验； 量化设计的鲁棒性：不可外推结果（即使可靠度裕度很高）； 作为评价互换设计（替代设计）的工具：试验结果只针对试验样
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道路相关技术
基于疲劳损伤等效的道路相关
目标-车辆某一测量点（或零件）在实际使用环境下的载荷雨流矩阵：
N [ N i,j]
( i , j 1 , 2 ,...... l )
源-该测量点在试车场某典型道路上行驶一周的载荷雨流矩阵：
n h [ n h,i,j]
( i , j 1, 2 ,...... l , h 1, 2 ,...... k )