汽车疲劳耐久性试验数据采集与应用 疲劳培训69页PPT
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汽车疲劳耐久性试验数据采集与应用(疲劳培训)
History of Wheel Force Transducer
车轮六分力传感器发展历史
AT Caldwell Award for Technical Paper on WFT WFT技术论文所获奖励
33
History of Wheel Force Transducer
车轮六分力传感器发展历史 Second Generation – Evolves to be like the modern WFT 第二代-与现在主流的WFT产品已经非常相似
整车道路载荷测试 整车疲劳试验
零部件载荷测试
零部件疲劳试验 整车应力测试 零部件应力测试
8
汽车疲劳耐久试验
汽车疲劳耐久解决方案流程
9
测试步骤
1. 对所有的通道和传感器进行命名和编号。
10
测试步骤
2. 确认方向
1）加速度计方向与整车坐标系的关系 2）位移传感器：拉伸为正，压缩为负 3）方向盘转角：左转为正
30
History of Wheel Force Transducer
车轮六分力传感器发展历史 Single Piece Design 整体式设计 L – Strut Configuration Cabling through Spindle L型桥路设计 信号由特殊改制的传动轴输出
36
Series 5400 Wheel Force Transducer
5400系列车轮六分力传感器
都将是0。因此在采集完成后，要对此进行处理；
13
测试步骤
11. 有条件的话，可以采用给特征路面标记
14
测试步骤
12. 采集完成后，要对所有加速度信号进行低通滤波器滤波，并注意没有 相位移动；最后对所有采集的信号要进行检查，在确保信号没问题后， 再拆解测试仪器。
疲劳分析简介参考幻灯片
• E-N (Strain-Life方法) 局部应变与裂纹萌生寿命的关系
• LEFM (裂纹扩展方法) – 应力强度与裂纹扩展速率的关系
所有的方法均都基于相似性原理
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
耐久性和疲劳分析概述
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
S1 - 1
什么是耐久性?
• 耐久性是…
“保证其经久耐用的能力!”
• 可靠性是…
“在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的机 会!”
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
S1 - 2
疲劳定义
参照BS 7608:
“疲劳是指反复应力作用下裂纹或裂纹群的产生和逐步扩 展所导致的结构部件破坏的现象”
• 从实践角度，疲劳是： – 在不断变化下的负载作用下导致失效的过程，并且实际应力值低于屈服强度; – 由裂纹萌生和随后的裂纹扩展组成，裂纹萌生和裂纹扩展是塑性变形不断循环 的结果。
S1 - 13
应变-寿命 (E-N)曲线
● 也称作“低周期疲劳” 或“局部应变方法” ● 局部应变可以是弹性或塑性，因此它适于低周期疲劳。
Plastic (Low Cycle
– 表面上的自然划痕和加工痕; – 腐蚀坑或晶间腐蚀; – 铸造气孔; – 锻造成型留下的圈痕; – 脆面层
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
• LEFM (裂纹扩展方法) – 应力强度与裂纹扩展速率的关系
所有的方法均都基于相似性原理
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耐久性和疲劳分析概述
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
S1 - 1
什么是耐久性?
• 耐久性是…
“保证其经久耐用的能力!”
• 可靠性是…
“在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的机 会!”
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
S1 - 2
疲劳定义
参照BS 7608:
“疲劳是指反复应力作用下裂纹或裂纹群的产生和逐步扩 展所导致的结构部件破坏的现象”
• 从实践角度，疲劳是： – 在不断变化下的负载作用下导致失效的过程，并且实际应力值低于屈服强度; – 由裂纹萌生和随后的裂纹扩展组成，裂纹萌生和裂纹扩展是塑性变形不断循环 的结果。
S1 - 13
应变-寿命 (E-N)曲线
● 也称作“低周期疲劳” 或“局部应变方法” ● 局部应变可以是弹性或塑性，因此它适于低周期疲劳。
Plastic (Low Cycle
– 表面上的自然划痕和加工痕; – 腐蚀坑或晶间腐蚀; – 铸造气孔; – 锻造成型留下的圈痕; – 脆面层
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
疲劳分析简介 ppt课件
S1 - 10
Stress Amplitude
S-N 方法 – 相似理论
Unnot ched Shaft Notched Shaft Life in Cycles
snom
s nom
The life of this . . . . . . . . . . . . . . . . is the same as the life of this . . . . . if both are subject to the same nominal stress
S1 - 9
S-N 方法
• 也称为应力-寿命和全寿命方法
• 评估产生严重失效的总疲劳寿命
• 疲劳寿命由对数应力-循环(S-N)曲线计算
• 该方法适合于长寿命疲劳失效问题，因为该
方法是基于名义弹性应力，即使有小的塑性
发生。 PAT318A, Section 1, October 2012
Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
Fatigue Line)
Elastic (High Cycle Fatigue Line)
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
N
S1 - 14
S-N和E-N疲劳曲线比较
Low Cycle Region
S1 - 7
Stage II Crack Growth
疲劳寿命计算方法概述
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
疲劳分析简介PPT课件
• E-N (Strain-Life方法)
局部应变与裂纹萌生寿命的关系
• LEFM (裂纹扩展方法)
• 应力强度与裂纹扩展速率的关系
所有的方法均都基于相似性原理
S-N 方法
• 也称为应力-寿命和全寿命方法 • 评估产生严重失效的总疲劳寿命 • 疲劳寿命由对数应力-循环(S-N)曲线计算 • 该方法适合于长寿命疲劳失效问题，因为该方法是基于名义弹性应
• 由裂纹萌生和随后的裂纹扩展组成，裂纹萌生和裂纹扩展是塑性变形不断循 环的结果。
疲劳的物理基础
• 疲劳失效通常开始于样品或部件的表面
• 疲劳失效开始于小的微观裂纹，因此对微小的应力增加都非常 敏感
• 疲劳的过程包含从持续的滑移带上微小裂纹的生成到持续弹塑 性变形下长裂纹的扩展整个过程
疲劳的物理基础(续)
E-N方法- 相似理论
e
e
nitiation life here . . . . . is the same as it i if both experience the same local strains
应变-寿命 (E-N)曲线
● 也称作“低周期疲劳” 或“局部应变方法”
● 局部应变可以是弹性或塑性，因此它适于低周期疲劳。
裂纹的产生和扩展: STAGE I AND II (续)
~1mm
Persistent Slip Band Formation
Stage I Crack Growth
Stage II Crack Growth
疲劳寿命计算方法概述
疲劳寿命方法
• S-N (Stress-Life方法)
名义或局部弹性应力与总寿命的关系
耐久性和疲劳分析概述
什么是耐久性?
局部应变与裂纹萌生寿命的关系
• LEFM (裂纹扩展方法)
• 应力强度与裂纹扩展速率的关系
所有的方法均都基于相似性原理
S-N 方法
• 也称为应力-寿命和全寿命方法 • 评估产生严重失效的总疲劳寿命 • 疲劳寿命由对数应力-循环(S-N)曲线计算 • 该方法适合于长寿命疲劳失效问题，因为该方法是基于名义弹性应
• 由裂纹萌生和随后的裂纹扩展组成，裂纹萌生和裂纹扩展是塑性变形不断循 环的结果。
疲劳的物理基础
• 疲劳失效通常开始于样品或部件的表面
• 疲劳失效开始于小的微观裂纹，因此对微小的应力增加都非常 敏感
• 疲劳的过程包含从持续的滑移带上微小裂纹的生成到持续弹塑 性变形下长裂纹的扩展整个过程
疲劳的物理基础(续)
E-N方法- 相似理论
e
e
nitiation life here . . . . . is the same as it i if both experience the same local strains
应变-寿命 (E-N)曲线
● 也称作“低周期疲劳” 或“局部应变方法”
● 局部应变可以是弹性或塑性，因此它适于低周期疲劳。
裂纹的产生和扩展: STAGE I AND II (续)
~1mm
Persistent Slip Band Formation
Stage I Crack Growth
Stage II Crack Growth
疲劳寿命计算方法概述
疲劳寿命方法
• S-N (Stress-Life方法)
名义或局部弹性应力与总寿命的关系
耐久性和疲劳分析概述
什么是耐久性?
汽车疲劳耐久性试验道理试验-文档资料
3
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
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
16
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
17
车辆使用测量-内容
机构调查 客户投诉
用户需求 开发策略
24
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
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
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
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
16
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
17
车辆使用测量-内容
机构调查 客户投诉
用户需求 开发策略
24
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
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
汽车疲劳耐久性道路试验
05
试验结果分析
数据分析方法
统计分析
对试验数据进行统计分析，包括 平均值、标准差、最大值、最小 值等，以评估数据的分布和离散 程度。
时域分析
对试验数据进行时域分析，如波 形分析、傅里叶变换等，以提取 车辆动态特性和振动规律。
频域分析
对试验数据进行频域分析，如频 谱分析、功率谱分析等，以揭示 车辆振动和噪声的频率特征及来 源。
试验方法
采用实际道路测试和模拟工况相结合的方法，模 拟车辆在不同路况、气候和驾驶习惯下的使用情 况。
试验过程
在多种典型路况下进行长时间行驶，包括高速公 路、城市道路、山路等，同时记录车辆各项性能 指标和驾驶员反馈。
试验结果与改进措施
试验结果
经过长时间的道路试验，发现车辆在某些部位出现了疲劳裂纹和磨损现象，影响了车辆的安全性能和 舒适性。
利用人工智能技术对汽车疲劳耐久性进行预测和优化，实现更高 效的试验和设计。
生物力学
借鉴生物力学的研究方法，将人体疲劳与汽车疲劳相结合，以提 高汽车座椅和人机界面的舒适性和耐久性。
智能化与自动化技术应用
数据采集与分析
利用先进的传感器和数据分析技术，实现高精度、高效率的数据采 集和疲劳性能分析。
虚拟仿真技术
验证汽车设计的可靠性和耐久性
通过模拟实际使用中的各种工况和载荷条件，可以验证汽车设计的可靠性和耐久性，及时发现和解决潜在的设 计缺陷或制造问题。
疲劳耐久性对汽车的重要性
提高汽车使用寿命
疲劳耐久性良好的汽车能够在使用过 程中保持性能，减少因过早疲劳损坏 导致的维修和更换部件的需求，从而 提高汽车的使用寿命。
结果解读
根据试验结果，分析汽车在疲劳耐久性道路试验中的性能表现，找出潜在的问题和薄弱环节。
汽车零部件疲劳耐久试验
汽车零部件疲劳耐久试验背景介绍汽车零部件的疲劳耐久性能对于汽车的安全和可靠性至关重要。
在汽车运行过程中，各种零部件都会受到复杂的力学和热力学载荷的作用，长期以来，疲劳失效一直是汽车设计与制造中的一个严重问题。
因此，对汽车零部件的疲劳耐久性能进行准确可靠的试验和评价显得非常重要。
本文将介绍汽车零部件疲劳耐久试验的重要性、试验方法以及试验过程中涉及到的一些关键技术。
试验的重要性汽车零部件在长期使用过程中会受到频繁的振动、冲击和变形等力学载荷的作用，这些载荷可能会导致零部件产生疲劳裂纹并最终失效。
因此，对汽车零部件的疲劳耐久性能进行试验是确保汽车安全可靠的关键环节。
通过疲劳耐久试验，可以评估零部件在真实工况下的寿命和可靠性。
通过分析试验结果，能够为零部件的设计和制造提供重要的参考依据，指导工程师们进行设计和材料选择。
同时，试验结果也可以为汽车制造商和维修人员提供有关零部件维修和更换周期的参考。
试验方法1. 材料准备在进行疲劳耐久试验之前，首先需要准备合适的试验样品和材料。
样品通常由汽车零部件的重要结构部分制作而成，例如悬挂系统、转向系统、发动机部件等。
材料的选择应根据零部件的具体工作环境和力学要求来确定。
2. 试验装置进行疲劳耐久试验需要合适的试验装置。
一般来说，试验装置由试验台、驱动系统、载荷传感器等组成。
试验台应具备稳定的结构和可调节的试验参数，以满足不同试验要求。
驱动系统用于施加加载力，而载荷传感器用于采集试验过程中零部件受到的载荷信息。
3. 试验过程疲劳耐久试验一般分为两个阶段：载荷谱制定与应力历程修正阶段和试验加载阶段。
在载荷谱制定与应力历程修正阶段，根据实际使用条件和统计数据，制定合适的载荷谱。
载荷谱是描述零部件受到的力学载荷的时间历程曲线。
然后，根据材料的应力应变性能，对实际工况下的载荷谱进行修正，以得到逼近实际使用条件下的应力历程。
在试验加载阶段，根据修正后的应力历程对试验样品进行加载。
汽车零部件疲劳试验
20
1.236E‐02
200
3.683E+02
200
1.633E‐01
200
2.241E‐02
2200
1.526E+02
250
2.389E+00
100
2.810E‐01
累计总损伤强度：1.339E+3
累计百分比损伤强度
44.4% 0.0% 16.2% 0.1%
0.2% 0.0%
27.5%
0.0%
0.0% 11.4%
悬架压缩时侧向载荷：
FI [
W
a R
2
悬架伸张时侧向载荷：
F
[ W R
O
2
WH
R
)]
T
a
W
H
R
]
T
技术参数
W
WR H
T r
加速度 amax
摩擦系数 µ
FI
量值
2562 1280
640
1590 341 0.8
0.8
0.7
8249
单位
kg kg
mm
mm mm
g
N
FO
1563
N
整车满载载重 满载后桥轴荷 中心到地面高度
员
重
根据寿命数据判断其符合的概率分布规律；
量 分
布
零 件
寿 命 分 布
歪斜/长尾
用数理统计的方法计算分布参数，并给出寿命-概率结果。
对汽车结构疲劳寿命试验结果分析，最常用的是 2 参数威
布尔分布：
(T )
F (t ) 1 e
根据分布规律和试验数据获取分布参数得过程称为参数估