汽車疲勞耐久性試驗課件

汽車疲勞耐久性試驗開發(fā)1汽車疲勞耐久性試驗開發(fā)1

目錄汽車疲勞耐久試驗介紹用戶車輛使用測量道路相關(guān)技術(shù)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗規(guī)范開發(fā)2 目錄2目的和方法目的發(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；鎖定問題；評價、確認(rèn)總體可靠性。方法再現(xiàn)用戶車輛使用和環(huán)境；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；試驗人員（司機/工程師）充當(dāng)/扮演專業(yè)用戶；為找到問題原因并解決問題，對各子系統(tǒng)輸入進(jìn)行主觀評價。汽車疲勞耐久試驗介紹3目的和方法汽車疲勞耐久試驗介紹3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）。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4依據(jù)要求汽車疲勞耐久試驗介紹4汽車疲勞耐久試驗介紹當(dāng)前主要認(rèn)證手段–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當(dāng)前主要認(rèn)證手段–試車場道路試驗5汽車疲勞耐久試驗介紹6汽車疲勞耐久試驗介紹6認(rèn)證試驗用戶車輛使用失效模式不相關(guān)：耐久試驗完全不能反映實際使用弱相關(guān)：耐久試驗不能完全反映實際使用相關(guān)：耐久試驗充分反映實際使用

￥￥￥

不同的認(rèn)證效率和售后成本用戶車輛使用測量-目的7認(rèn)證試驗用戶失效模式不相關(guān)：弱相關(guān)：相關(guān)： ￥￥￥可靠性（壽命）、優(yōu)化設(shè)計耐久、性能預(yù)測（FEAM)發(fā)現(xiàn)、消除潛在失效模式減少售后索賠和召回成本認(rèn)證試驗規(guī)范開發(fā)工程設(shè)計技術(shù)要求（整車/系統(tǒng)/部件)用戶車輛使用相關(guān)用戶車輛使用測量-用途8可靠性（壽命）、優(yōu)化設(shè)計耐久、性能預(yù)測發(fā)現(xiàn)、消除潛在失效模式用戶使用承載結(jié)構(gòu)載荷道路路面車輛載重環(huán)境裝置和附件的使用車輛用途駕駛習(xí)慣動力傳動系統(tǒng)地區(qū)交通特點駕駛習(xí)慣油品質(zhì)量環(huán)境用戶車輛使用測量-內(nèi)容9用戶使用承載結(jié)構(gòu)載荷裝置和附件的使用動力傳動系統(tǒng)用戶車輛使用承載結(jié)構(gòu)-行使速度用戶車輛使用測量-結(jié)果10承載結(jié)構(gòu)-行使速度用戶車輛使用測量-結(jié)果10承載結(jié)構(gòu)-載荷分布用戶車輛使用測量-結(jié)果11承載結(jié)構(gòu)-載荷分布用戶車輛使用測量-結(jié)果11承載結(jié)構(gòu)-循環(huán)載荷用戶車輛使用測量-結(jié)果12承載結(jié)構(gòu)-循環(huán)載荷用戶車輛使用測量-結(jié)果12承載結(jié)構(gòu)-循環(huán)載荷用戶車輛使用測量-結(jié)果13承載結(jié)構(gòu)-循環(huán)載荷用戶車輛使用測量-結(jié)果13駕駛習(xí)慣、裝置使用用戶車輛使用測量-結(jié)果14駕駛習(xí)慣、裝置使用用戶車輛使用測量-結(jié)果14用戶車輛使用測量-結(jié)果15用戶車輛使用測量-結(jié)果15承載結(jié)構(gòu)載荷-疲勞損傷用戶車輛使用測量-應(yīng)用RainflowCountingDamageCalculation:-StrainLife-LinearDamageSummationNeuberRuleMaterialDataComponentGeometry16承載結(jié)構(gòu)載荷-疲勞損傷用戶車輛使用測量-應(yīng)用Rainflow用戶車輛使用測量-應(yīng)用17用戶車輛使用測量-應(yīng)用17

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。0123412345678910111213141516171819202122Classes124356789道路相關(guān)技術(shù)18結(jié)構(gòu)的疲勞破壞機理01234123456789101112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).

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:

道路相關(guān)技術(shù)19其中:-第級載荷;基于疲勞損傷等效的車輛在試車場典型試驗道路上按照規(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)

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);道路相關(guān)技術(shù)20車輛在試車場典型試驗道路上按照規(guī)定的工況行駛一周,該零件將試車場種典型道路按不同比例進(jìn)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)為了在試車場再現(xiàn)該零件整個使用壽命里程的疲勞損傷-目標(biāo)：將式(2)和(4)代入則：道路相關(guān)技術(shù)21將試車場種典型道路按不同比例進(jìn)行混合：道路相關(guān)技術(shù)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。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)。道路相關(guān)技術(shù)22由此可得到如下方程組:道路相關(guān)技術(shù)22道路設(shè)施石塊路BB1/5車速石塊路AN石塊路

C

行駛+石塊路

B行駛+石塊路BB2/6車速整車一般耐久試驗

50000km/1100hrs加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)23道路設(shè)施石塊路BB1/5車速石塊路AN石塊路C數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)車輛:設(shè)備

&軟件●

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)-制造商

:SoMatU.S.A-型號

:e-DAQFCS●

車輪力傳感器

-制造商

:MSCU.S.A試件傳感器 ……軟件-數(shù)據(jù)采集:SoMatTCEfore-DAQ-數(shù)據(jù)處理分析:

LMSTecWare-損傷相關(guān):LMSTecWare技術(shù)參數(shù)發(fā)動機

:1.6DOHC變速箱

:5-speedAT懸架形式前

:麥佛遜后

:雙連桿整備重量

:1255kg車輪/胎壓:195/55R15(0.18Mpa)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)24數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)車輛:設(shè)備&軟件技術(shù)參數(shù)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)車輛載重：輕載和重載樣本數(shù)：93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：采樣頻率:409.6Hz幀長度:1024/幀濾波器頻率上限:80Hz加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)25車輛載重：輕載和重載樣本數(shù)：9采樣設(shè)備及參數(shù)設(shè)置：加速結(jié)構(gòu)耐主要測量通道

(測量載荷)共59加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)26主要測量通道(測量載荷)共59加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)2道路數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理(編輯、濾波…)ch3......Road1Road2Road3Roadk整車一般耐久性試驗加速結(jié)構(gòu)耐久性試驗ch1ch2ch3ch1ch2ch3.........數(shù)據(jù)采集和分析加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)27道路數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理ch3......Road1Road雨流計算-原始雨流......ch1ch2ch3......ch1ch2ch3ch1ch2ch3......雨流計算似然估計ch1ch2ch3...整車一般耐久性試驗加速結(jié)構(gòu)耐久性試驗數(shù)據(jù)采集和分析(續(xù)）加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)...28雨流計算......ch1ch2ch3......ch1ch選擇目標(biāo)雨流-百分位顯著性ch1ch2ch3......ch1ch2ch3...整車一般耐久試驗載荷-目標(biāo)載荷ch1ch2ch3.........加速耐久道路載荷-源載荷目標(biāo)載荷-擴展百分位雨流數(shù)據(jù)采集和分析(續(xù)）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)耐久試驗開發(fā)29選擇目標(biāo)雨流ch1ch2ch3......ch1ch2ch3

混合-加速結(jié)構(gòu)耐久道路損傷等于整車一般耐久試驗Road1Road2Track10Road3......優(yōu)化混合LMSCombiTrack原載荷目標(biāo)載荷加速結(jié)構(gòu)耐久性試驗相關(guān)計算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)耐久試驗開發(fā)30混合-加速結(jié)構(gòu)耐久道路損傷等于整車一般耐久試驗Ro加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)31加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)31相對損傷計算（整車一般耐久試驗損傷=1.00）加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)32相對損傷計算（整車一般耐久試驗損傷=1.00）加速結(jié)構(gòu)耐久試加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)33加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)33加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)34加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)34加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)35加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)35汽車疲勞耐久性試驗開發(fā)36汽車疲勞耐久性試驗開發(fā)1

目錄汽車疲勞耐久試驗介紹用戶車輛使用測量道路相關(guān)技術(shù)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗規(guī)范開發(fā)37 目錄2目的和方法目的發(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；鎖定問題；評價、確認(rèn)總體可靠性。方法再現(xiàn)用戶車輛使用和環(huán)境；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；試驗人員（司機/工程師）充當(dāng)/扮演專業(yè)用戶；為找到問題原因并解決問題，對各子系統(tǒng)輸入進(jìn)行主觀評價。汽車疲勞耐久試驗介紹38目的和方法汽車疲勞耐久試驗介紹3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）。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39依據(jù)要求汽車疲勞耐久試驗介紹4汽車疲勞耐久試驗介紹當(dāng)前主要認(rèn)證手段–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。40汽車疲勞耐久試驗介紹當(dāng)前主要認(rèn)證手段–試車場道路試驗5汽車疲勞耐久試驗介紹41汽車疲勞耐久試驗介紹6認(rèn)證試驗用戶車輛使用失效模式不相關(guān)：耐久試驗完全不能反映實際使用弱相關(guān)：耐久試驗不能完全反映實際使用相關(guān)：耐久試驗充分反映實際使用

￥￥￥

不同的認(rèn)證效率和售后成本用戶車輛使用測量-目的42認(rèn)證試驗用戶失效模式不相關(guān)：弱相關(guān)：相關(guān)： ￥￥￥可靠性（壽命）、優(yōu)化設(shè)計耐久、性能預(yù)測（FEAM)發(fā)現(xiàn)、消除潛在失效模式減少售后索賠和召回成本認(rèn)證試驗規(guī)范開發(fā)工程設(shè)計技術(shù)要求（整車/系統(tǒng)/部件)用戶車輛使用相關(guān)用戶車輛使用測量-用途43可靠性（壽命）、優(yōu)化設(shè)計耐久、性能預(yù)測發(fā)現(xiàn)、消除潛在失效模式用戶使用承載結(jié)構(gòu)載荷道路路面車輛載重環(huán)境裝置和附件的使用車輛用途駕駛習(xí)慣動力傳動系統(tǒng)地區(qū)交通特點駕駛習(xí)慣油品質(zhì)量環(huán)境用戶車輛使用測量-內(nèi)容44用戶使用承載結(jié)構(gòu)載荷裝置和附件的使用動力傳動系統(tǒng)用戶車輛使用承載結(jié)構(gòu)-行使速度用戶車輛使用測量-結(jié)果45承載結(jié)構(gòu)-行使速度用戶車輛使用測量-結(jié)果10承載結(jié)構(gòu)-載荷分布用戶車輛使用測量-結(jié)果46承載結(jié)構(gòu)-載荷分布用戶車輛使用測量-結(jié)果11承載結(jié)構(gòu)-循環(huán)載荷用戶車輛使用測量-結(jié)果47承載結(jié)構(gòu)-循環(huán)載荷用戶車輛使用測量-結(jié)果12承載結(jié)構(gòu)-循環(huán)載荷用戶車輛使用測量-結(jié)果48承載結(jié)構(gòu)-循環(huán)載荷用戶車輛使用測量-結(jié)果13駕駛習(xí)慣、裝置使用用戶車輛使用測量-結(jié)果49駕駛習(xí)慣、裝置使用用戶車輛使用測量-結(jié)果14用戶車輛使用測量-結(jié)果50用戶車輛使用測量-結(jié)果15承載結(jié)構(gòu)載荷-疲勞損傷用戶車輛使用測量-應(yīng)用RainflowCountingDamageCalculation:-StrainLife-LinearDamageSummationNeuberRuleMaterialDataComponentGeometry51承載結(jié)構(gòu)載荷-疲勞損傷用戶車輛使用測量-應(yīng)用Rainflow用戶車輛使用測量-應(yīng)用52用戶車輛使用測量-應(yīng)用17

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。0123412345678910111213141516171819202122Classes124356789道路相關(guān)技術(shù)53結(jié)構(gòu)的疲勞破壞機理01234123456789101112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).

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:

道路相關(guān)技術(shù)54其中:-第級載荷;基于疲勞損傷等效的車輛在試車場典型試驗道路上按照規(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)

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);道路相關(guān)技術(shù)55車輛在試車場典型試驗道路上按照規(guī)定的工況行駛一周,該零件將試車場種典型道路按不同比例進(jìn)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)為了在試車場再現(xiàn)該零件整個使用壽命里程的疲勞損傷-目標(biāo)：將式(2)和(4)代入則：道路相關(guān)技術(shù)56將試車場種典型道路按不同比例進(jìn)行混合：道路相關(guān)技術(shù)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。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)。道路相關(guān)技術(shù)57由此可得到如下方程組:道路相關(guān)技術(shù)22道路設(shè)施石塊路BB1/5車速石塊路AN石塊路

C

行駛+石塊路

B行駛+石塊路BB2/6車速整車一般耐久試驗

50000km/1100hrs加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)58道路設(shè)施石塊路BB1/5車速石塊路AN石塊路C數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)車輛:設(shè)備

&軟件●

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)-制造商

:SoMatU.S.A-型號

:e-DAQFCS●

車輪力傳感器

-制造商

:MSCU.S.A試件傳感器 ……軟件-數(shù)據(jù)采集:SoMatTCEfore-DAQ-數(shù)據(jù)處理分析:

LMSTecWare-損傷相關(guān):LMSTecWare技術(shù)參數(shù)發(fā)動機

:1.6DOHC變速箱

:5-speedAT懸架形式前

:麥佛遜后

:雙連桿整備重量

:1255kg車輪/胎壓:195/55R15(0.18Mpa)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)59數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)車輛:設(shè)備&軟件技術(shù)參數(shù)加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)車輛載重：輕載和重載樣本數(shù)：93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：采樣頻率:409.6Hz幀長度:1024/幀濾波器頻率上限:80Hz加速結(jié)構(gòu)耐久試驗開發(fā)60車輛載重：輕載和重載樣本數(shù)：9采樣設(shè)備及參數(shù)設(shè)置：加速結(jié)構(gòu)耐主要測量通道