汽车耐久性试验技术

第三开发部,汽车耐久性试验技术,2,目录CONTENTS,结构耐久性在整车开发中的应用客户关联（公共道路数据库）耐久性DVP矩阵可靠性的18种工具,3,第一部分：结构耐久在整车开发过程中的应用,结构设计与验证流程,客户需求,设计,CAE,试验室,道路,设计验证,公共道路,耐久性开发流程,定义客户需求,制定DVP,执行DVP,整车,系统,部件,道路（试验场）试验,里程累积试验,客户关联,载荷谱采集,CAE分析,试验室试验,应力干涉模型,产品寿命驾驶习惯路面环境,设计材料加工制造质量控制,7,第二部分：客户关联（公共道路数据库）客户关联用来定义了客户使用车辆过程中的操作频率，载荷以及环境。它界定了系统/子系统/部件必须服从的操作状况分布。客户关联可以是针对整车，也可以针对系统、部件，它的输出物是客户使用应力分布，整车试验场耐久性试验程序，关键寿命试验方法等等,8,什么是公共道路数据库,公共道路数据库是指通过一种或者几种基准载荷谱采集样车，对公共道路进行载荷谱采集，从而形成整车结构强度基准数据库；,9,为什么要进行客户关联,Required,Test,客户需求,设计,设计验证,客户需求,设计,设计验证,客户需求,设计验证,设计验证,客户需求,设计验证,设计验证,10,如何进行客户关联,客户1,客户2,客户3,客户?,11,如何进行客户关联步骤一,市场调查目的：确定特定市场的路面状况高速公路比例一般公路比例坏路比例乘客数量以及行李重量各种典型道路选定特定市场有代表性的车型调查方法电子邮件电话面谈每个特定市场至少1000名客户,12,如何进行客户关联步骤二,数据采集通道选择六分力车身扭曲应力集中点的应变信号典型通道减震器安装座控制臂球头转向横拉杆及连接杆减震器及螺旋弹簧发动机悬置,13,如何进行客户关联步骤三,开发运转工况及进行试验场测量,失效及统计分析,试验场程序,公共道路数据,M.R.,E.R.,S.R.,客户调查,14,建立签收流程,CAE/试验室试验,试验场试验,极端客户,15,第三部分：耐久性DVP矩阵任何一种试验都有其局限性。为了建立足够Robust的耐久性DVP计划，必须建立耐久性DVP矩阵，考虑所有的Noisefactor。,16,耐久性DVP矩阵,零部件,系统,整车,结构耐久性试验,PT耐久性试验,抗腐蚀性试验,强度试验,17,强度试验-整车级,18,强度试验-部件级,19,结构耐久性试验-PG,20,结构耐久性试验-Lab,21,结构耐久性试验-CAE,22,PT耐久性试验-试验场,23,PT耐久性试验-LAB,24,抗腐蚀试验-PG,25,第四部分：可靠性的18种工具耐久性就是指产品在整个生命周期内保持其功能的能力；可靠性是指产品在整个生命周期内发生故障的概率；,可靠性的定义,可靠性可以以三种方式来定义字典定义：“一个实验、测试或者测量规程在重复试验上产生同样结果的程度”概率定义：“系统在指定的时间段、在指定的条件设定下执行其意图功能的概率”失效模式定义：“可靠性是失效模式的避免”,可靠性工程的18个模块,RealWorldUsageProfiles客户使用概况,KLT关键寿命试验,ReliabilityGrowthCurve可靠性成长曲线,ReliabilityBenchmarking可靠性对标,Functional&ReliabilityTargetSetting功能/可靠性目标设定,ReliabilityBlockDiagram可靠性框图,FaultTreeAnalysis失效分析,Stress&StrengthInterference应力&强度干扰,DegradationTechnique降格技术,AcceleratedTesting加速试验,SampleSizeReductionTechnique样本缩减技术,。,产品开发过程中的可靠性,定义需求中的可靠性,三包分析,风险分析,客户使用条件,干扰因素,可靠性对标,可靠性方框图,产品开发过程中的可靠性,概念开发/选择中的可靠性,头脑风暴,可靠性方框图,P图,KLT,故障树分析,根本原因分析,产品开发过程中的可靠性,设计和优化中的可靠性,故障树分析,参数设计,公差设计,应力/强度干涉,防错设计,分析的可靠性和稳健性,产品开发过程中的可靠性,验证中的可靠性,基础试验方法,加速试验方法,高加速试验方法,概率图,信号干扰比,可靠性增长曲线,退化分析,可靠性和稳健型检查清单,三包分析,定义和目的三包分析是使用现有的工具来分析整个产品三包期三包信息的过程。三包分析与FEMA相呼应，共同识别通用的问题，从而确保他们不会在未来的产品中重复；三包分析既用于对目前系统借用的分析，又用于选择建立新系统的优良零件。它和风险分析一起主要用于定义阶段。它同样在设计验证中起到作用，在识别高里程问题中也起到帮助作用；,三包分析,输入、输出和工具,特定问题,修理数据,三包分析系统,问题大小,三包分析,三包分析,例子,三包分析,例子,三包分析,输出（可靠性方框图）,可靠性对标,可靠性对标是一个流程，用来在可靠性领域发现本公司产品和竞争对手的差距，以及找到改进方法。可靠性对标可能包含以下行为：对标方法选择关键寿命试验（对比试验）失效标准定义样本量确定,可靠性对标,可靠性对标流程,本公司,竞争对手,可靠性对标,方法选择试验设定数据采集数据分析结果说明,可靠性对标,可靠性对标及数据分析方法(Table1),*MMTF-MeanMiletoFailure*S/NSignal/Noise*F/1000failureper1000vehicles*TGW/1000thingsgonewrongper1000vehicles,可靠性对标,可靠性对标及数据分析方法(Table2),*MMBF-MeanMilebetweenFailure*S/NSignal/Noise*R/1000Repairper1000vehicles,可靠性对标,可靠性对标的好处为高级管理层提供数据，使其理解本公司产品与竞争对手之间的距离；提供可靠性相关指标，用于目标设定为系统设计规范（SDS），关键寿命试验（KLT）和工程规范（ES）提供可靠性相关信息；,可靠性对标,应用场合意外的产品性能下降，导致客户满意度下降；需要改进产品可靠性，使其能够与竞争对手BIC产品竞争时；需要比较两种设计方案，或寻求最佳设计方案时；当需要BIC产品信息来设定自己产品目标时；在理想的情况下，可靠性对标应该在产品开发的前期进行，研究的信息和结果可以直接应用到产品设计中去。,可靠性对标,重点及局限合理的使用外推法；对于对标项目而言，测试计划十分重要，需要认真进行考虑，保证时间和资源的最优化；在计算中，通常假设MMBF服从指数分布。在计算前，需要对其分布进行验证，如果不服从指数分布，需要找到其失效的分布模型；,可靠性对标,成功对标的关键因素管理层的支持；对工艺的理解；对标结果的应用；团队能力；对标目标和指标的推荐；,可靠性对标,范例1背景两辆车进行耐久性试验，每次失效发生后，失效车辆经过修理（例如，焊接底盘，四轮定位等手段）后，继续进行试验；修理可以使一辆车持续进行试验，因此样本量可以最小化，成本可以最低；,可靠性对标,TTSF（timetosystemfailure)数据如下,可靠性对标,车辆a的TTSF数据可表示如下,TBF1=310,TBF2=429,TBF3=434,TTSF1=310,TTSF2=739,TTSF1=1173,TTSF13=7941,TTSF14=8952,TBF14=1011,累积失效次数和累积运行里程如下图，它表示了车辆的性能趋势车辆a的可靠性性能在提高，它的故障时间间隔变长车辆b的可靠性性能在恶化，它的故障时间间隔缩短,可靠性对标,Figure1,可靠性对标,更多的计算结果如下：,可靠性对标,失效变化率：车辆a的失效变化率在逐步降低车辆b的失效变化率在逐步升高,Figure2,可靠性对标,外推累积失效次数：,Figure3,可靠性对标,结论1,系统性能会恶化,车辆b满足这个条件；1,系统性能会提高,车辆a满足这个条件；Figure2显示，初期故障率a车要高于b车，但是4000km之后，b车的故障率超过了a车；Figure3显示，9000km之后，b车的累积故障次数发生了急剧上升；a车的平均首次故障里程要少于b车（早期失效问题）；a车在长期运行的条件下，性能要优于b车（耐久性好）；a车遭遇了早期失效问题，它的早期失效率可以通过根本原因分析来避免这类失效模式来提高,功能/可靠性目标设定,好处为满足客户期望以及达到竞争对手的性能水准而进行的一种持续改进以及失效避免行动提供了在性能和成本二者之间的优选法为管理层提供了决心,功能/可靠性目标设定,假设和局限主要的假设是性能降格以及失效是已知的，并且干扰因素可以被很好的评估。失效模式通过适当的干扰因素可以被分析。这些干扰因素的影响可以有效的应用在产品上。客户的期望以及竞争对手的指标始终在变化，因此，可以达到的目标不可能始终不变，我们应该始终以最低的成本超越这些目标,功能/可靠性目标设定,何时进行初步的目标设定应该在产品定义初期建立能力评估应该和成本管理达成一致最终的可达成目标必须在产品定义阶段完成,功能/可靠性目标设定,输入要求项目描述（ProgramDescriptionBook）-销售市场，平台来源，新技术等等P图五种干扰因素信息，相关的失效模式产生失效模式的关键寿命试验（KLT）产品寿命周期,功能/可靠性目标设定,目标在A车型上，针对雨刮系统建立10yrs/240kkm功能和可靠性要求目标,功能/可靠性目标设定,第一步：定义对标/竞争对手车型通常情况，利用市场调查数据来定义对标/竞争对手车型系统、子系统例如，通过市场调查，确定福特翼博的雨刮系统功能和可靠性在同级别车中是最好的。,功能/可靠性目标设定,第二步：选择合适的对标指标对标指标通常可以表示当前设计的不足对标指标通常可以采用质量指标，如：R/1000，可靠性，MMBF，B10life等等；,功能/可靠性目标设定,第三步：根据历史质量数据对问题进行分析3.1根据历史数据，找出导致差距的主要原因,功能/可靠性目标设定,第三步：根据历史质量数据对问题进行分析3.2了解客户需求，确定改善项目根据下图，确定四个主要问题需要改进，以便提高客户满度：雨刮撞击A柱雨刮电机失效洗涤液不足雨刮片磨损,功能/可靠性目标设定,第四步：确定系统分界图及方框图,雨刮系统分界图,功能/可靠性目标设定,第四步：确定系统分界图及方框图,前风挡雨刮系统,洗涤器子系统,雨刮子系统,雨刮系统分级方框图,电器分配,电源,开关,线束,雨刮臂&雨刮片,联动装置,电机,洗涤液,喷嘴,储液罐,软管,水泵,功能/可靠性目标设定,第四步：确定系统分界图及方框图对第一个问题“雨刮撞击A柱”，分析表明以下部件或者界面因素影响到系统功能：联动装置材料制造/装配变差电机速度,功能/可靠性目标设定,第五步：确定决定性部件/界面因素根据第四步的分析，决定性因素是“联动装置子系统在整个寿命周期内的稳定性”编制联动装置子系统的分界图及分级方框图团队怀疑联动装置中球节松动是导致第一个问题的主要原因为了验证团队的结论，对47个雨刮联动装置子系统进行了试验，试验结果如下图：,功能/可靠性目标设定,第五步：确定决定性部件/界面因素,功能/可靠性目标设定,第六步：建立决定性部件的P图,干扰因素：件与件之间的变差尺寸变化客户使用条件/工作循环外部环境内部环境,联动装置子系统,控制要素：雨刮臂刚度球套设计尺寸金属材料刚度,输入,输出,电机扭矩,使用寿命内雨刮臂角度稳定性,功能/可靠性目标设定,第六步：建立决定性部件的P图,干扰因素：件与件之间的变差尺寸变化客户使用条件/工作循环外部环境内部环境,球套,控制要素：表面加工材料球套润滑油,输入,输出,球头螺栓传递的力,传递到雨刮臂的力,功能/可靠性目标设定,第六步：建立决定性部件的P图影响球套的关键干扰因素确定如下：温度、湿度盐水/灰尘/水材料刚度以上干扰因素必须在KLT试验中有所体现,功能/可靠性目标设定,第七步：修正KLT根据第六步的分析结果回顾现有的KLT，是否有修正的必要如果该项目是投放于一个新市场，则必须调查客户使用条件,功能/可靠性目标设定,第八步：功能/性能目标是否被定义检查功能/性能目标是否在系统设计规范/工程规范中被定义在此例中，经过检查系统设计规范发现，客户在10年/24k公里使用周期内对雨刮系统的期望被转化为，雨刮子系统经过150万次试验循环后，雨刮臂的角度增加不超过1.5度,功能/可靠性目标设定,第八步：功能/性能目标是否被定义但是针对球套的磨损量，并没有详细的定义经过前面的分析得知，我们必须建立针对球套的磨损量建立功能目标,功能/可靠性目标设定,第九步：建立可测量的可靠性/功能目标此例中，采用对竞争车型相对应零部件进行测试的方法确定可测量的功能目标对竞争车型的12个雨刮子系统进行试验，试验结果如下图,功能/可靠性目标设定,第九步：建立可测量的功能/可靠性目标,功能/可靠性