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车辆可靠性耐久性试验方案背景车辆是现代社会交通运输的主要工具之一，而车辆的可靠性和耐久性直接关系到乘客的安全和交通运输的稳定性。
因此，车辆的可靠性和耐久性测试是车辆生产企业必不可少的重要环节，也是保障乘客和行人生命财产安全的必要措施。
本文将介绍一种车辆可靠性耐久性试验方案，以期提高车辆生产企业的生产质量和安全水平。
方案目标本文的车辆可靠性耐久性试验方案旨在提供一种可行的、科学的、严谨的、可复制的测试方案，以评估车辆在各种道路条件下的可靠性和耐久性，并为生产企业提供相应的生产指导和技术支持，以便生产企业不断提高产品的质量和安全水平。
方案内容本方案将车辆可靠性和耐久性分为三个方面进行测试：极端道路条件下的可靠性测试、常规道路条件下的耐久性测试和特殊环境条件下的材料测试。
具体内容如下：1.极端道路条件下的可靠性测试1.1 高温试验在高温环境下，对车辆的发动机、变速器、轮胎、制动系统等核心部件进行测试，并记录各个部件的工作温度、油温、水温等数据。
1.2 低温试验在低温环境下，对车辆的电池、发动机冷却系统、液压制动系统等核心部件进行测试，并记录各个部件的工作温度、油温、水温等数据。
1.3 高海拔试验在高海拔地区或者高山环境中，对车辆的发动机、电池、液压制动系统等核心部件进行测试，并记录各个部件的工作温度、油温、水温、氧气含量等数据。
2.常规道路条件下的耐久性测试2.1 全速测试在实际道路环境下，对车辆在全速行驶时各个部件的运行状态进行测试，并记录各个部件的工作温度、油温、水温、噪音等数据。
2.2 路况测试在实际道路环境中，包括平路、山路、沙漠等道路情况下，对车辆的各个部件进行测试，并记录各个部件的工作温度、油温、水温、噪音、油耗等数据。
3.特殊环境条件下的材料测试3.1 盐雾试验在盐雾环境下，对车辆外观件、液压管路、电气系统等材料进行测试，并记录各个材料的腐蚀程度等数据。
3.2 砂尘试验在砂尘环境下，对车辆外观件、液压管路、电气系统的密封性进行测试，并记录各个部件的污染程度等数据。
整车试验的主要内容
整车试验是确保车辆的安全性能的一种必要手段，它旨在为购买者和使用者提供可靠的车辆。
为了确保车辆的安全性能，整车试验的内容十分广泛，其主要内容如下：
一、工厂试车
工厂试车是指在车辆组装完成后，在厂内或设置的实验场地进行的车辆检测，进行车辆性能检测的过程。
主要的检测项目包括：转速表、加速度表、噪声指标、空气滤清器、发动机点火、抖动、燃油消耗等指标。
二、安全性测试
安全性测试包括可靠性测试、耐久性测试、非结构性安全性测试、结构性安全性测试等。
可靠性测试是指车辆在一定的条件下，经过一段时间的考验，来验证车辆能否正常使用而不出现故障。
耐久性测试是指车辆经过长距离行驶和多次使用后，验证其可靠性的过程。
非结构性安全性测试主要是检测发动机的性能，如发动机最大功率、满载加速度、起步能力、行驶平稳性以及发动机热爆炸等。
而结构性安全性测试包括检测车辆座椅的安全性，检测车辆的悬架系统、转向系统以及制动器的可靠性等。
三、质量检测
质量检测是指检查在厂或在市场上售出的汽车是否符合国家规
定的质量标准。
这一检测主要包括安全标志检查、灯光检查、电气系统检查等。
其中，安全标志检查是检查车辆是否有安全标志，以及安
全标志是否清晰可见可读；灯光检查是检查车灯是否有缺陷，是否正确安装；电气系统检查是检查车辆的电路、电器仪表是否安全可靠。
以上是整车试验的主要内容。
整车试验是保证车辆安全性能的重要环节，我们应该按照国家有关规定，细心细致地进行试验，以确保车辆的安全性能。
试论汽车零部件耐久试验台架计算机辅助设计系统作者：曹广政来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2016年第1期曹广政安徽江淮汽车股份有限公司技术中心安徽合肥230601摘要本文将对汽车零部件耐久试验台架计算机辅助设计系统进行具体的分析，旨在为汽车零部件耐久试验台架的设计提供一些有价值的参考。
关键词汽车；零部件；耐久试验；台架设计；计算机系统1 汽车零部件耐久试验台架分析汽车零部件耐久试验台架的设计主要有两种：一种是改进性设计，改进性设计指的是对于那些同类型的零部件，可以在一种试验台架的基础上，通过改变样件的夹具和连接件等相关部分来适应不同的试验。
这类设计的设计周期以及设计完成的试验台架的质量取决于相关试验台架的历史数据积累程度。
在本系统完成之前，相关试验台架的数据孤立而零散的保存在负责试验的试验工程师那里，查询过程费时费力并且容易遗漏；另一种是开发性设计，开发性设计是指那些全新的未进行过相类似试验的试验台架设计。
此类设计的设计周期较长，设计难度也较大。
由于缺少对已有资料的整理和总结，在设计过程中存在大量的重复性工作。
2 试验台架计算机辅助设计系统2.1 系统设计的思想针对以上这些汽车零部件耐久试验的试验台架的特点，本系统的设计理念是以理论分析以及台架的实际使用情况为数据源，通过数据库技术对数据进行整理处理后，结合广义模块化设计原理及方法，通过模块化设计方式来实现相关台架的计算机辅助设计。
其设计的核心思想是将汽车零部件耐久试验台架的设计采用广义模块化的设计方法来实现。
通常的模块化设计中，各个模块一般都是固定不变的，但是不论是改进性设计还是开发性设计，都存在大量的频繁使用的结构类似，但是又不具备互换性的专有零部件。
如果采用每种零部件都建立一个模块的方式，会导致系统的臃肿并且使用不便。
这里采用广义的模块化设计，引入柔性模块，根据用户需求自行改变相关结构参数的模块可以有效地解决这一问题。
2.2 系统的基本结构本系统遵循模块化设计思想，结合相关台架设计的特点，确定整个系统的基本结构如图1 所示。
nCode 疲劳耐久性工程高级培训班整车/零部件台架耐久性试验及其试验加速技术零部件台架模拟试验是一体化解决疲劳问题的策略中的重要一环！重新设计优化重新设计优化零部件模拟试验零部件模拟试验计算机辅助疲劳寿命模拟计算机辅助疲劳寿命模拟用户使用情况用户使用情况实测载荷实测载荷应力分析应力分析材料性能材料性能产品寿命产品寿命关联产品寿命产品寿命加速的Sign-off 试验加速的Sign-off 试验台架试验的好处•可重复的试验环境•易对试验进行监控•通过比较试验对设计参数变化进行评价•早期检验零部件的性能•可能能实现试验加速•验证理论模型•...根据实测的载荷及响应信号，在实验室里重现实际工况，模拟零部件的性能及寿命进行台架试验的好处：台架试验时也可进行数据采集！做哪些台架试验？•能模拟道路试验的台架试验•能一定程度评价零部件耐久性能的试验•模拟损伤最严重的，要看车辆的特点•。
不要做和实际工况无关的试验！实验室负责人的困境•预先预测台架试验大概需要多长时间，费用大概多少？•高效地利用试验台•判断被要求做的试验是否是一个不合理的试验•在试验开始前，使用疲劳编辑技术“合法地”加速试验•“合法地”过滤掉试验台不能模拟的高频•…要求的疲劳寿命要长，但试验结果必须尽快出来!疲劳分析能够帮助...How should we test in lab?From P.G. or Field to Test RigCustomer Usage Test TrackIndividualSurfaces, EventsTest RigWhat Do We Want From A Durability Test?•Durability test that ’s suitable for the item in question: a component, sub-assembly, or a whole vehicle•Test must replicate the same failuremechanisms as seen in the real world•Test should be representative of the realloading environment•Test should be accelerated where possible to reduce project time scales and costs•Test specification can be used in FE based virtual test or real physical testTest Synthesis –Route MapDeterministicRandom Quasi-static Dynamic Uniaxial Multiaxial Test Synthesis Frequency DomainTime DomainPeak-Valley DomainDynamic Time Series Load Scaling Uniaxial Signal / Fatigue Fatigue Editing Accelerated Testing •PSD random •Sine sweep •Sine on random •Peak valley extraction•Block load sequence•Statistical exceedence•Constant amplitude•Is it proportional i.e. dominant plane?•Multiaxial peak valleyextraction •Buffered fatigue editing •Remote parameter simulation test •Proving ground •Increase frequency of Time SeriesVibration Load Scaling Deterministic and StochasticDeterministic StochasticLoad ScalingLoad Scaling•Scaling up the load will reduce the test duration exponentially.•Target life is influenced by endurance limit and onset of local plasticity as well as dynamic response of component•Scaling should be used with extreme care to avoid local yielding and changing the load paths•Not suitable for most inertia reacted testsScaled RangeOriginal RangeReal DurationTest DurationWhere b is the Basquin Exponent (gradient of SN curve)This is only approximate!Load ScalingPositive •Maintains Sequence •Maintains Phase between multiple channels •Maintains FrequencyContentNegative•Amplitude is not maintained (may affect the failure mechanism)Increasing Load FrequencyIncrease loading frequency •Doubling the frequency will half the test time•Limit acceleration to max 1/3first mode naturalfrequency•Not suitable for inertia reacted tests1/3 * natural frq Increase loading frequencyPositive•Maintains Amplitude •Maintains Sequence •Maintains Phase between multiple channels Negative •Frequency is not maintained (cannotconsider dynamicresponse)Peak valley extractionPeak valley extractionWhat is it?•Remove non peak or valley points in the signal and reduce the length of the signal in order to accelerate the fatigue test•Frequency may be re-adjusted after peak-valley extraction“峰谷”点非“峰谷”点360 Points36 PointsPeak valley extractionWhat is the method based on?•Fatigue damage is calculated by cycles which are constituted by peak and valley points“峰谷”点非“峰谷”点Peak valley extractionPositive•Maintains Amplitude •Maintains Sequence•Test can be acceleratedsignificantly, typical 90%reduction in signal length•‘Gate’small cycles on range, rainflow or fatigue contribution •Be care with slew rates, etc. Negative:•Frequency is not maintained (cannot consider dynamicresponse)•Phase between multiplechannels is not maintained (so, not suitable for multiaxial)Constant amplitude Cantilever: actual load change Cantilever: simple test loadConstant amplitudeWhat is it?•Replace variable load with a constant amplitude sinusoidal load, and test the component for afixed number of cycles or until failure occurs •Sometimes called “bogey test”Constant amplitudeWhat is the method based on?• a concept of equivalent damage•Normally increase the load to accelerate the testConstant amplitudeEquivalent damage based S-N curveΔS1ΔS2Νf1Νf2D1=1/Nf1 D2=1/Nf2Nf1 cycles of ΔS1 range is equivalent to Nf2 cycles of ΔS2 range.Both make the component failureConstant amplitudeHow can calculate equivalent amplitude or lading cycles?•Assume the slope of SN curve•Estimate the accumulated damage in a component over the life of the vehicle•Specify the number of test cycle for sinusoidal load, and use equivalent damage to calculate the load amplitude •Or specify the amplitude of the sinusoidal load, and use equivalent damage to calculate the number of cycle Constant amplitudeDetermine amplitude from specified cycle numberD=sum(Di)D=N ×D ΔSNf ΔS N cycles 1 repeatΔS?D ΔS = 1/Nf Constant amplitudeDetermine cycle number from specified amplitudeD=sum(Di)D=N ×D ΔSNf ΔS N? cycles 1 repeatΔS D ΔS = 1/NfConstant amplitudeFrequency of test load•As quick as possible, say 10Hz? Constant amplitudePositive•Total damage ismaintained•Test is simple•Test can be accelerated significantly Negative•Damage distribution is not maintained (may changefailure mode)•Frequency is notmaintained (cannotconsider dynamicresponse)•Not suitable for multiaxialAn exampleCase Study 1: Durability TestBackground•Need: Create a durability test•Analysis: Create durability test specification for chassis component testing based on proving ground data–Steering knuckles and control arms–Constant amplitude lab test–Equivalent damage•How many cycles?•What size cycles?•Current Process: Infield with Excel; very manual and step-by-step •Challenges–Reduce time required to analyze proving ground loads data.–Promote standard processes for analyzing those loads.–Make sure input data are clean.•Solution: GlyphWorks SignalCase Study 1: Durability TestResults•Report–Contains results anduser inputs traceability–Archivable as Worddocument or Web page•Lab test–100,000 cycles @ +/-load–Equivalent damageCase Study 1: Durability TestValueValue:•Results are given in an archivable report.•Process is easily repeated by non-experts.•Massive reduction in analysis time and effort:Engineer:“Took the analysis time required from 2 days to 5 minutes.”Engineer:“Get the right answers without all the manual processing, and all the results are given in archivable reports.”Manager:“90% reduction in time; this kind of time savings is unheard of. The time that was eliminated was all the tedious work that made it hard to focus on the engineering.”Block loading Cantilever: actual load change Cantilever: block loadingblock loadingWhat is it?•Replace variable load with a block loading thatconsists of several constant sinusoidal load with different amplitude, and test the component for a fixed number of cycles or until failure occursblock loadingWhat is the method based on?•Rainflow cycle counting (a concept of equivalent damage and equivalent damage distribution)•Normally can accelerate the test withoutincreasing load (only gating out small amplitude loading cycles)block loadingPrinciple: rainflow cycle countingblock loadingHow can we obtain block loading time history?•Rainflow cycle counting with several bins (say, 8)•Gating out small amplitude cycles (damagecalculation is needed for appropriate gate)•Use constant amplitude cycles to representcycles for each bin. Frequency can be as high as possible•Combine all time histories obtained for each bin (normally in the order from small to largeamplitudes)block loadingNo gatingblock loadingGating out the first binblock loadingPositive•Total damage ismaintained•Damage distribution is maintained•Test is simple•Test can be accelerated significantly with gatingout small amplitude cycles Negative•Frequency is notmaintained (cannotconsider dynamicresponse)•Cycle sequence is not maintained•Not suitable for multiaxialHistogram editing Cantilever: actual load changeHistogram editingWhat is it?•Replace variable load with an equivalent re-constructed time history load for testingHistogram editingWhat is the method based on?•equivalent damage and equivalent damage distribution•Normally can accelerate the test withoutincreasing load基于损伤的直方图编辑技术思路•用应变或应力法，对循环直方图进行疲劳分析，获得对应的损伤直方图•比较循环和损伤直方图，在循环直方图中将那些无损伤循环移走(将循环数置0 即可)•根据编辑后的循环直方图重构一个只有“峰谷”的随机时域信号，作为载荷控制信号•对重构的信号再进行疲劳计算，比较编辑前后的疲劳寿命基于损伤的直方图编辑技术思路重构的应变信号0000.050.10.150.20000000应变 (uE)RESPREG.DACSample = 204.8Npts = 44Max Y = 681.9Min Y = -1152时间 (秒)z 重构时域信号:-Range-mean 雨流矩阵-Max-min 雨流矩阵-Markov 矩阵-不规则因子组合录自不同时间的时域信号信号重构Histogram editingPositive •Total damage is maintained •Damage distribution is maintained •Test can be accelerated significantly Negative•Frequency is not maintained (cannot consider dynamic response)•Cycle sequence is notmaintained •Not suitable for multiaxialMulti-channel Peak ValleyExtractionMulti-axial peak valley extraction•Maintains phaserelationship betweenmultiple channels bykeeping points thatcorrespond with a peak orvalley in a differentchannel•Ordinary peak valleywould apply all peaks /valleys simultaneouslytherefore changing theload paths•‘Gate’small cycles多通道信号的峰谷值抽取编辑前•一个应变响应信号response•四个驱动加速度信号g01,g02,g03,g04•信号点数：8000多通道信号的峰谷值抽取编辑后•不设门槛值•编辑后信号点数：7449多通道信号的峰谷值抽取•采用45.3%门槛值•编辑后信号点数：598Resultant / Critical Plane Analysis •Proportional multi-axial, or caseswith a dominant fatigue plane•Establish critical plane•Eliminate non-damaging channels•Determine a single drive channelwith fixed proportions betweeninputs or align component on theuniaxial test rig at a given angle Resultant Load PlaneMulti-axial peak valley extraction Pos:•Maintains Amplitude •Maintains Sequence •Maintains Phase between multiple channels Neg:•Frequency is not maintained (cannot consider dynamic response)•Only suitable forproportional multi-axialloadsTime-domain damage editing ＝编辑前编辑后试验加速技术的基本原理•根据响应信号预估疲劳寿命•用响应信号的损伤结果编辑驱动信号•编辑原理为原始响应信号和浓缩后的响应信号的损伤值和损伤分布（损伤直方图）保持不变时间关联损伤编辑技术•基于时间-疲劳损伤概念•计算应变响应信号的时间-损伤分布图•损伤可用S-N 或e-N 方法计算•用时间-损伤分布图同步移去响应和驱动信号中的无损伤或损伤小于某一门槛值的信号段•插入一个递减或连接信号，避免在连接处有一个突然的信号跳跃•可用于单通道或多通道加载时间-疲劳损伤图•每一循环周产生的损伤值对分至组成循环周的“波峰”和“波谷”•叠加所有的循环获取损伤分布图应变时域信号（4个循环）时间-损伤图11223344时间-疲劳损伤图时间-损伤图应变时域信号同步移去响应和驱动信号中的无损伤信号段•用时间-损伤图同步移去响应和驱动信号中的无损伤或损伤小于某一门槛值的信号段•插入一个递减或连接信号，避免在连接处有一个突然的信号跳跃编辑前后的驱动信号比较•编辑前信号长度39 秒•编辑后试验时间8 秒Fatigue damage editingPositive•Maintains Amplitude•Maintains Sequence•Maintains Phase between multiple channels •Maintains Frequency content•Typical acceleration 50-80% depending on amount of damage to be retained and number of failurelocations assessed•Can be used with uniaxial or multiaxial fatigue solvers一个疲劳加速实例经过疲劳编辑原先需要114 天的车体疲劳模拟试验被缩短到15 天，节省试验费用$235,000 美元!疲劳试验加速分析做台架试验需要什么？•所要模拟的道路谱（这很重要！）•道路谱数据处理软件•台架试验加速软件•台架试验控制软件•。
