汽车疲劳耐久性试验

1汽车疲劳耐久性试验开发2目录汽车疲劳耐久试验介绍用户车辆使用测量道路相关技术加速结构耐久试验规范开发3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；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。汽车疲劳耐久试验介绍4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Warranty成本；快速：适应产品开发流程需求。汽车疲劳耐久试验介绍5汽车疲劳耐久试验介绍当前主要认证手段–试车场道路试验提供了全面、系统和总成间相互作用载荷谱；道路试验提供包括驱动、环境、道路表面和机械工况在内的全面整车级载荷谱；道路试验提供驾驶员反馈-人体生理学的、车辆响应、主观感觉等等。6汽车疲劳耐久试验介绍7认证试验用户车辆使用失效模式不相关：耐久试验完全不能反映实际使用弱相关：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用户车辆使用测量-目的8可靠性（寿命）、优化设计耐久、性能预测（FEAM)发现、消除潜在失效模式减少售后索赔和召回成本认证试验规范开发工程设计技术要求（整车/系统/部件)用户车辆使用相关用户车辆使用测量-用途9用户使用承载结构载荷•道路路面•车辆载重•环境装置和附件的使用•车辆用途•驾驶习惯动力传动系统•地区交通特点•驾驶习惯•油品质量•环境用户车辆使用测量-内容10承载结构-行使速度Distance@LevelofVehiclespeed050100150200Vehiclespeed(km/h)Distances(km)用户车辆使用测量-结果11承载结构-载荷分布Level-CrossingofLFWFTForce0.E+002.E+044.E+046.E+048.E+041.E+051.E+05-4.0-3.5-3.0-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.01.52.02.53.03.54.0Force(kN)CountsV-speedDistributionofWFTForce0204060801001201401600.E+002.E+044.E+046.E+04CountsVehiclespeed(km/h)用户车辆使用测量-结果12RainflowofWFT_LF_FxDYPGGMW155311.E+041.E+051.E+061.E+071.E+080.00.51.01.52.02.53.03.54.0Range(kN)CycleCounts承载结构-循环载荷用户车辆使用测量-结果1304080120160110100100010000CyclesCountStrain(ue)0408012016020011010010001000090%ileEstimate90%Upperbound90%LowerboundCyclesCountStrain(ue)承载结构-循环载荷用户车辆使用测量-结果14驾驶习惯、装置使用用户车辆使用测量-结果15用户车辆使用测量-结果16承载结构载荷-疲劳损伤用户车辆使用测量-应用RainflowCountingDamageCalculation:-StrainLife-LinearDamageSummationNeuberRuleMaterialDataComponentGeometry17用户车辆使用测量-应用18结构的疲劳破坏机理结构的疲劳破坏是由于结构在动载荷作用下塑性/疲劳损伤累积的结果；循环载荷的描述-雨流矩阵；累积塑性/疲劳损伤是由循环载荷引起的。0123412345678910111213141516171819202122Classes124356789道路相关技术19其中:-第级载荷;-第级载荷的循环次数;-疲劳强度系数；;-疲劳强度指数.iiiNicm基于疲劳损伤等效的道路相关假设车辆的某零件在其整个使用寿命里程的疲劳载荷的级单参数(变程—循环次数)雨流矩阵为:……(1)相应的疲劳损伤矩阵为:……(2)该零件在疲劳载荷作用下的总损伤为:TlNNNN,......,21TmllmmTlcNcNcNDDDD/,....../,/,......,221121lmiilicNDF11/l道路相关技术20车辆在试车场典型试验道路上按照规定的工况行驶一周,该零件测量载荷的级单参数雨流矩阵为:相应的疲劳损伤矩阵为:...(3)道路行驶一周产生的的总损伤为:其中:-第级载荷;-第级载荷的循环次数;jlTjljjjnnnn,,2,1,......,TmjljlmjjmjjTjljjjcncncndddd/,....../,/,......,,,,2,2,1,1,,2,1jlmjijiljijcndf1,,1,/ji,ijin,i道路相关技术21将试车场种典型道路按不同比例进行混合：设试车场典型道路的加权系数为，根据线性损伤线性累积原理则总损伤矩阵为:…(4)为了在试车场再现该零件整个使用寿命里程的疲劳损伤-目标：将式(2)和(4)代入则：jjATjljjkjkjdddAdd,,2,111,......,kTmjljlmjjmjjkjcncncnA/,....../,/,,,2,2,1,11dDTmjljlmjjmjjkjTmllmmcncncnANNN/,....../,/,......,,,,2,2,1,112211道路相关技术22由此可得到如下方程组:…………(5)它们表明了:相同载荷级下，试车场种道路上循环次数的线性迭家等于目标载荷的循环次数。作为耐久性道路行驶试验，必须兼顾车辆的各个系统部件和各种载荷。因此类似式(5)的方程组不至一个。若测量点/载荷数为，则对于任一载荷普遍的方程组可写成如下：...…(6)求解方程组(6)确定各加权系数。kjjnAN1,11kjjnAN1,22kjljlnAN1,kPksjjsnAN1,12ksjjsnAN1,21ksjljslnAN1,sPs......2,1道路相关技术23道路设施石块路BB1/5车速石块路AN石块路C行驶+石块路B行驶+石块路BB2/6车速整车一般耐久试验50000km/1100hrs加速结构耐久试验开发24数据测量系统车辆:设备&软件●数据采集系统-制造商:SoMatU.S.A-型号:e-DAQFCS●车轮力传感器-制造商:MSCU.S.A试件传感器……软件-数据采集:SoMatTCEfore-DAQ-数据处理分析:LMSTecWare-损伤相关:LMSTecWare技术参数发动机:1.6DOHC变速箱:5-speedAT悬架形式前:麦佛逊后:双连杆整备重量:1255kg车轮/胎压:195/55R15(0.18Mpa)加速结构耐久试验开发25车辆载重：轻载和重载样本数：93名驾驶员,每个驾驶员在每一路面和工况下重复行驶3次共得到9个测量样本采样设备及参数设置：采样频率:409.6Hz帧长度:1024/帧滤波器频率上限:80Hz加速结构耐久试验开发26主要测量通道(测量载荷)共59加速结构耐久试验开发27道路数据采集数据处理(编辑、滤波…)ch3......Road1Road2Road3Roadk整车一般耐久性试验加速结构耐久性试验ch1ch2ch3ch1ch2ch3.........数据采集和分析加速结构耐久试验开发28雨流计算-原始雨流04080120160110100100010000CyclesCountStrain(ue)04080120160110100100010000CyclesCountStrain(ue)04080120160110100100010000CyclesCountStrain(ue)......ch1ch2ch3......ch1ch2ch3ch1ch2ch3......040801201601101001000CyclesCountStrain(ue)040801201601101001000CyclesCountStrain(ue)040801201601101001000CyclesCountStrain(ue)0204060801001201401601800.1110100100099.8leEstimate90.0leEstimate80.0leEstimate70.0leEstimate60.0leEstimate50.0leEstimateCyclesCountStrain(ue)0204060801001201401601800.1110100100099.8leEstimate90.0leEstimate80.0leEstimate70.0leEstimate60.0leEstimate50.0leEstimateCyclesCountStrain(ue)0204060801001201401601800.1110100100099.8leEstimate90.0leEstimate80.0leEstimate70.0leEstimate60.0leEstimate50.0leEstimateCyclesCountStrain(ue)雨流计算-似然估计ch1ch2ch3...0204060801001201401601802000.111010010001000099.8leEstimate90.0leEstimate80.0leEstimate70.0leEstimate60.0leEstimate50.0leEstimate?????????CyclesCountStrain(ue)0204060801001201401601802000.111010010001000099.8leEstimate90.0leEstimate80.0leEstimate70.0leEstimate60.0leEstimate50.0leEstimate?????????CyclesCountStrain(ue)0204060801001201401601802000.111010010001000099.8leEstimate90.0leEstimate80.0leEstimate70.0leEstimate60.0leEstimate50.0leEstimate?????????CyclesCountStrain(ue)整车一般耐久性试验加速结构耐久性试验数据采集和分析(续）加速结构耐久试验开发...29选择目标雨流-百分位-显著性ch1ch2ch3......ch1ch2ch3...整车一般耐久试验载荷-目标载荷ch1ch2ch3.........加速耐久道路载荷-源载荷020406080100120140160180110100100090leEstimate90%Upperbound90%LowerboundCyclesCountStrain(ue)020406080100120140160180110100100090leEstimate90%Upperbound90%LowerboundCyclesCountStrain(ue)020406080100120140160180110100100090leEstimate90%Upperbound90%LowerboundCyclesCountStrain(ue)目标载荷-扩展百分位雨流0408012016010001000010000010000001E790.0leEstimate90%Upp