疲劳技术bhmc项目总结报告

整车试验场及台架耐久试验规范关联技术研究_项目报告2014年3月上海山外山机电工程科技有限公司项目概况两个试验场载荷谱采集数据校验及分析整车试验场可靠性规范制定及优化轴耦合道路模拟机信号编辑准备项目总结1目录项目背景及目的项目内容及分工项目实施流程图2项目概况背

景整车可靠性试验规范是新产品开发验证必不可少的规范，对于新产品的可靠性能验证至关重要BHMC在主要试验场地（北京通州试验场）暂时还没有合理有效的整车可靠性试验规范，无法满足新产品开发需求BHMC正在建设轴耦合道路模拟试验台，需要提供载荷谱作为台架试验的输入BHMC工程师在载荷谱采集及数据分析处理领域的技术能力刚刚起步，需要得到专业培训目

的制定出在北京通州试验场合理有效的整车可靠性试验规范，用于BHMC新产品的开发验证工作为轴耦合道路模拟试验台提供按规范采集的载荷谱，以制定台架试验规范提升BHMC工程师在该领域的技术能力，可独立开展相关工作项目背景及目的3项目阶段内容地点BHMCSWINS前期准备项目总体实施方案制定BHMC共同负责共同负责确认试验目标参与负责制定传感器布置方案及安装参与负责数据采集及分析处理制定目标试验场载荷谱测试方案，数据采集及确认海南试验场参与负责制定通州试验场载荷谱测试方案，数据采集及确认通州试验场参与负责数据校验（需多次采集）、前期处理参与负责数据分析，目标及通州试验场损伤当量关系计算BHMC&SWINS参与负责规范制定制定出整车通州试验场可靠性规范、并进行优化参与负责轴耦合道路模拟试验台架RLD编辑准备参与负责项目验收项目成果验收负责——技术培训4次专家技术培训参与负责※项目实施过程中，乙方聘请行业内拥有丰富的整车可靠性规范制定经验的技术专家，以确保制定出的规范能准确合理且适合工程应用4项目内容及分工内容与分工确定试验场可靠性试验规范的两种常用方法通过用户调查和分析来获得可靠性试验目标，耗时较长(3-5年)，费用较高规范制定道路载荷谱采集数据处理损伤计算结果优化确认用户调查目标确认对已有试验场可靠性规范的转场，耗时较短（1年），费用较低用户目标确认规范制定道路载荷谱采集数据处理损伤计算结果优化确认试验目标的确定5※本项目由SWINS直接提供BHMC同级别车型在海南试验场的整车可靠性试验规范，作为试验目标！项目实施流程图6本项目协议完成内容——结构耐久规范制定！流程图及协议范围两个试验场载荷谱采集7载荷谱采集样车及测试软硬件载荷谱采集方案设计载荷谱采集实施车型动力总成悬架质量胎压备注XDc发动机：1.6L

DOHC变速箱：5

MT前：麦弗逊后：双连杆整备：1240

kg轻载：1425

kg

（+185

kg）满载：1615

kg

（+375

kg）210KPa传感器六分力加速度应变片位移传感器温度传感器式样试验车辆主要传感器及软硬件设备数据采集器及软件数据计算分析软件名称SoMat

eDAQ

TcenCode

GlyphWorks载荷谱采集样车及测试软硬件8序号通道名称缩写数量监测参数备注1六分力WTF28车轮三向力、三向力矩、车轮转角详见附件

01

传感器布置方案2加速度Acc21轴头加速度、质心加速度3位移Disp4螺旋弹簧位移4应变SG38车身各点应力5温度Temp4减震器温度6GPSGPS4车速、经纬度信号7CAN总线CAN3发动机转速、扭矩，车速合计102传感器布置方案载荷谱采集方案设计9通州试验场数据采集载荷谱采集实施10※详见附件02

试验场数据采集概况通州试验场数据采集11序号规范循坏名称速度区分质量1E01-TXPG_Outer_Twist扭曲路10OuterGVW/LVW2E02-TXPG_Outer_PaveC石块路丙50OuterGVW/LVW3E03-TXPG_Outer_PaveB石块路乙35-40OuterGVW/LVW4E04-TXPG_Outer_CobblestoneB卵石路乙50OuterGVW/LVW5E05-TXPG_Outer_Sandstone砂石路35-40OuterGVW/LVW6E06-TXPG_Outer_CorrugationC搓板路丙50OuterGVW/LVW7E07-TXPG_Outer_PaveC2石块路丙250OuterGVW/LVW8E08-TXPG_Outer_LongWave长波路50OuterGVW/LVW9E09-TXPG_inner_Sandstone砂石路40innerGVW/LVW10E10-TXPG_inner_Upgade坡道20innerGVW/LVW11E11-TXPG_Outer_PaveA石块路甲30OuterGVW/LVW12E12-TXPG_Outer_CobblestoneA卵石路甲40OuterGVW/LVW13E13-TXPG_Outer_PaveB2石块路乙230-35OuterGVW/LVW14E14-TXPG_inner_StoneboardA石块路(1&2)40innerGVW/LVW15E15-TXPG_inner_StoneboardB石块路(3&4)40innerGVW/LVW16E16-TXPG_inner_CorrugationA搓板路50innerGVW/LVW17E17-TXPG_inner_CorrugationB反向搓板路50innerGVW/LVW18E18-TXPG_inner_PaveC石块路丙348-0-48innerGVW/LVW19E19-TXPG_inner_Pothole坑洼路40innerGVW/LVW20E20-TXPG_inner_FrametwistB扭曲路10innerGVW/LVW载荷谱采集实施载荷谱采集实施12海南试验场数据采集序号规范循坏名称速度循环数区分质量101-HNPG_boardstone凸块路252400Loop1/2GVW/LVW202-HNPG_Pothole_L方坑左40150/50Loop1GVW/LVW303-HNPG_Pothole_R方坑右40150/50Loop2GVW/LVW404-HNPG_TwistB扭曲路乙101200Loop3GVW/LVW505-HNPG_TwistC扭曲路丙101200Loop4GVW/LVW606-HNPG_PaveA石板路25~404800Loop1/2/3/4GVW/LVW707-HNPG_Asphalt

Road沥青路50-254800Loop1/2/3/4GVW/LVW808-HNPG_Cobblestone卵石路604800Loop1/2/3/4GVW/LVW909-HNPG_Curve弯道40-504800Loop1/2/3/4GVW/LVW1010-HNPG_Fishscale鱼鳞坑504800Loop1/2/3/4GVW/LVW1111-HNPG_Sandstone(*ABS)砂土路60-254800Loop1/2/3/4GVW/LVW1212-HNPG_Railway铁轨404800Loop1/2/3/4GVW/LVW1313-HNPG_Grade(*handbrake)坡道40-0-404800Loop1/2/3/4GVW/LVW1414-HNPG_Brake_M路口40-154800Loop1/2/3/4GVW/LVW1515-HNPG_WaveRoad波形路354800Loop1/2/3/4GVW/LVW1616-HNPG_PaveB石块路404800Loop1/2/3/4GVW/LVW1717-HNPG_Corrugation搓板路604800Loop1/2/3/4GVW/LVW1818-HNPG_PaveC石板路504800Loop1/2/3/4GVW/LVW1919-HNPG_*ABSABS操作规范60-25-40-0——GVW/LVW13海南试验场数据采集载荷谱采集实施数据校验数据分析14数据校验及分析※详见附件03_数据校验及分析数据校验的作用通过对各个通道测试获取的数据进行校验，确认载荷谱输入是完整、可靠、有效的，方才可用于后续的损伤等效计算、台架目标谱编辑等工作主要校验内容：车速校验时域、频域、载荷幅值分布校验六分力数据的校验加速度校验加速度Z方向、位移传感器校验其他数据校验15损伤－频段分布图雨流分布图数据分析方法量化评价两个试验场之间的强度当量关系，主要通过疲劳损伤来判定：损伤可以从时域、频域、雨流各方面来考量时域获得的损伤反映的是整体情况频域获得的损伤反映的是各个频段内的损伤分布情况雨流可以直观的看到载荷极值和载荷分布的差异情况损伤可以通过计算相对损伤来量化，分析比较规范考核强度16数据分析方法原理概述目标规范分析新规范制定及优化结果评价整车试验场可靠性规范制定及优化17可靠性规范制定的原理已知目标的雨流或损伤矩阵方程（包含了各个路面各个测点通道）求解匹配试验强化路面的循环次数，使之与既定的目标矩阵相等即：（1）选择合适的路面（2）匹配确定各路面的循环次数各个路面各个测点的雨流或损伤矩阵各个路面的循环次数目标矩阵方法原理概述18序号通道名称缩写数量匹配通道的选择监测参数1六分力WTF28主要通道车轮三向力、三向力矩、车轮转角2加速度Acc21参考通道轴头加速度、质心加速度3位移Disp4参考通道螺旋弹簧位移4应变SG38主要通道/参考通道车身各点应力5温度Temp4参考通道减震器温度6GPSGPS4参考通道车速、经纬度信号7CAN总线CAN3参考通道发动机转速、扭矩，车速合计10219匹配通道的选择采集中的主要控制通道所分析计算得到的相对损伤，可反映车辆主要受到的损伤；考虑到各个方向载荷的权重及求解的简化，选择具有代表性的特征通道进行匹配，可基本代表路面的所有输入载荷特征：参考控制通道可分析验证匹配结果，也可到分析相关性用于CAE和台架分析。方法原理概述序号主要控制通道评价指标说明

相关车辆行驶状态位置方向类型1WFT@Fx_FLWFT@Fx_FRF_Fx前轴X力加速、制动2WFT@Fy_FLWFT@Fy_FRF_Fy前轴Y力转向3WFT@Fz_FLWFT@Fz_FRF_Fz前轴Z力振动（垂向力）4WFT@Fx_RLWFT@Fx_RRR_Fx后轴X力加速、制动5WFT@Fy_RLWFT@Fy_RRR_Fy后轴Y力转向6WFT@Fz_RLWFT@Fz_RRR_Fz后轴Z力振动（垂向力）7WFT@MY_FLWFT@MY_FRF_My前轴Y力矩制动8WFT@MY_RLWFT@MY_RRR_My前轴Y力矩制动9SG@Stab_FSG@Stab_RRoll整车X力扭转10SG@Steerlink_FLSteer整车——应变转向20主要控制通道将主要控制通道进行分类，作为后续评价规范的指标方法原理概述其他参考通道本次测试中除了主要控制通道（六分力、加速度等信号）外，还测量了38个应变通道；这些是匹配方案结果验证的重要参考信息，需要知道这些应变的产生主要来自哪个方向的载荷作用；通常近似线性系统可用相关系数来判定，方法如下：选择石块路信号，该信号为宽频随机稳态信号，便于全面了解各通道间的关联关系；不同的频段对应不同的激励源或响应段，反映车辆相应的状态：方法原理概述210-0.8Hz，

为车辆驾驶操纵响应频段0.8-2.5Hz，为车身跳动响应频段2.5-8Hz，

为动力总成前2阶主要刚体模态响应频段8-16Hz，

为车轮跳动影响频段16-30Hz，为搓板路等特定路面及部分结构件共振频段30-45Hz，为结构高频共振频段方法原理概述22主要控制通道通过传递函数分析，了解各信号线性相关性及其对应频段；相关系数>0.6，则认为两个数据间存在相关性；＜0.6则认为载荷传递中存在非线性或多轴性； 举例如下，详见：附件04_数据相关性分析F_FYF_FZR_FXR_FYR_FZF_MYR_MYSteer100%Roll

10%1%0%0%PaveB_OuterF_FXGVWLVW0%0%F_FXF_FYF_FZR_FXR_FYR_FZF_MYR_MYSteerRoll

10%UpGradeGVWLVW选择合适的路面了解路面特征将所有路面的损伤总和定义为1，每个路面的损伤所占的百分比，再分类平均到各个方向即可清楚的了解该路面对哪个评价指标的损伤贡献大，这是选择路面和制定新规范必备信息。详见：附件05_路面损伤贡献度分析石块路乙 坡道方法原理概述23经比较，各个方向的极值载荷出现在坑洼路和比利时路PaveC制动工况。

本次测试通州试验场路面多达20种，通过对比选择损伤贡献大及极值所在的路面，共选择了其中的14种。24方法原理概述精简路面类型为了提高整车可靠性试验的效率和操作便利性，应尽量用较少的路面种类去匹配雨流匹配损伤匹配目标：主要匹配参数相对损伤在+/-2倍范围，均值为1；所有测点相对损伤在+/-5倍范围；主要频段相对损伤应在+/-10倍范围内载荷谱的极值分布接近（＜20%）RDS匹配相

互

校

验

分

析匹配确定循环数匹配分析：可通过雨流、RDS、损伤三个方面相互校验分析，可得到较优解25方法原理概述路面目标求解器总体结果比较求解结果单个测点结果比较26匹配求解在已知目标规范的损伤矩阵，且了解各个路面对损伤的相关性及贡献度后，进行匹配求解可靠性试验规范制定，可使用nCode

GlyphWorks软件中专门的优化求解器，如下示意：方法原理概述序号12345678910考核指标F_FxF_FyF_FzR_FxR_FyR_FzF_MyR_MyRollSteer通州/海南0.190.870.220.281.310.300.040.640.530.51反映的车辆行驶状态加速制动转向振动（垂向）加速制动转向振动（垂向）制动制动扭转转向27目标规范分析对比分析目标规范与当前通州定型规范特征载荷通道损伤对比损伤当量结果RATIOHNPG

vs

Present

TXPG参考通道对比2.001.000.500.250.130.060.03测点对比车轮各个方向载荷，除Fy方向之外通州试验场定型规范仅为海南规范的1/2对于车轮各方向最大载荷极值，海南规范均高于通州定型规范总体试验里程数，海南规范高于通州定型规范更多测点的雨流对比请见：附件06_目标规范的分析主要控制通道对比目标规范分析28新规范制定及优化主要制定方法和思路强化路子规范制定(重点工作)：通过对标方法制定其余目标子规范制定：根据BHMC车型实际情况与通州试验场地设施进行修改后沿用根据经验增加了淋雨涉水等考核项目，重新制定了附件检查规范等序号考核内容目标规范新规范制定方法备注1车身/底盘结构强化路强化路采用对标方法，损伤等效增加淋雨涉水2转向/制动模拟城市路模拟城市路沿用通州试验场子规范，循环数通过计算适当修改专用场地3转向蛇行8字转向根据场地修改，通过转向次数等效4动力总成高速高速根据BHMC车辆最高车速及场地修改目标规范适当增加车速5动力总成/制动直线直线性能根据BHMC车辆最高车速及场地修改目标规范6制动点制动点制动沿用目标规范，循环数根据统计计算修改循环数增加7全制动前进中制动根据场地及制动次数统计，重新制定循环数增加8ABSABS沿用目标规范——9车身/内外饰铰接件铰接件沿用目标规范——10附件附件检查根据自身经验重新制定增加项目11工具备胎备胎沿用目标规范——12千斤顶千斤顶沿用目标规范——29约束条件强化路子规范制定_加入约束条件软件是匹配优化计算的重要工具，但不能完全解决问题需要根据前述各个路面的特征、试验场的路面排列、可操作性、安全性等因素对其进行计算约束，从而得到一个可行合理的试验规范新规范制定及优化30序号子规范名称路面名称车速（km/h）路面长度（km）时间（h）里程占比循环次数总里程（km）满载轻载1外环子规范扭曲路乙5~100.1201.10%30012001502石块路甲300.3153.30%30012004503卵石路甲400.3113.30%30012004504石块路丙400.3113.30%30012004505石块路乙35-400.953810.46%300120014256卵石路乙500.393.30%30012004507搓板路丙500.393.30%30012004508石块路丙2500.393.30%30012004509长波路500.131.10%300120015010外环过渡路＜8036033.03%3001200450011内环子规范内环砂石路401.25236.88%150600937.512内环坡道——0.58778.52%4001600116013内环凸块路A400.230.73%10040010014内环石块路丙48-0-480.2214.40%600240060015其他内环坑洼路400.210.29%401604016内环过渡路——0.3228.15%7402960111017其他过渡路——3155.51%5020075018合计348100%————1362331新规范制定及优化强化路子规范_结果强化路子规范共包括17种路面，里程总计13623

km，耗时约348小时，合35天（按每日试验10小时估算）新规范制定及优化整车试验场可靠性试验规范_结果新规范为综合性试验规范，总计12个子规范，考核内容涵盖车身结构、动力总成、底盘结构新规范试验里程为29396

km，耗时约827小时，约83天（按每日试验10小时估算）通过选择最佳路面和操作优化，与目标规范相比，新规范压缩试验时间206

小时、里程9827

km序号子规范构成循环总数试验时间h试验里程km载荷分布轻载重载1强化路15003481362380%20%2城市350163168080%20%38字转向5087580%20%4高速8033312080%20%5直线性能380143627080%20%6点制动120147280%20%7中制动40067440080%20%8ABS120815680%20%9铰接件10020.00.080%20%10附件10020.00.080%20%11备胎11.50.00%100%12千斤顶11.50.050%50%新规范合计——82729396————目标规范——103339223————32结果评价新规范结果评价（只对比强化路子规范）下图显示19个主要匹配控制通道的6个频段的损伤比较，具体各个通道的雨流和频域损伤对比详见：附件07_新制定规范雨流和频域损伤的分析各频段相对损伤对比33新规范结果评价（只对比强化路子规范）主要控制通道的损伤当量集中在1倍左右，个别差异略大但均在0.5～2倍范围内结果评价34结果评价35新规范结果评价（只对比强化路子规范）参考通道的损伤当量大多在0.5~2倍以内，个别差异较大但均在0.2～5倍范围内评价指标各特征载荷损伤当量总损伤对比F-Fx/y/zR-Fx/y/zF/R-MYRollSteer目标规范111111新规范1.021.110.981.080.911.03结果评价36新规范结果评价（只对比强化路子规范）特征载荷通道的损伤当量大部分集中在1倍左右，个别差异略大但均在0.5～2倍范围内新规范结果评价

新规范与目标规范相比，保证了其特征载荷所受到的损伤基本一致，可预期其可靠性失效模式将会基本一致，但缩短了试验里程，压缩了试验时间，提高了试验效率、降低了试验成本完整的《整车试验场可靠性试验规范》还需加入试验条件、试验操作流程、试验结果评价等多项内容37结果评价区分试验时间/H试验时间压缩百分比试验里程Km试验里程压缩百分比目标规范_之强化路子规范66047%2592047%新规范_之强化路子规范34813623目标规范_之完整可靠性规范103320%3922325%新规范_之完整可靠性规范82729396轴耦合道路模拟机信号编辑准备38信号编辑思路概述信号编辑流程搭建编辑结果对比分析信号编辑思路概述数据选取滤波损伤计算关键通道提取疲劳编辑同步删除小损伤数据损伤比较雨流比较频域比较重采样格式转换数据输出24通道轴耦合台架试验主要考核车身和底盘悬架，采用的是惯性反力方式加载轴头六分力；编辑思路中需要考虑滤波的范围、损伤计算的参数定义、关键通道的选取、疲劳编辑的参数设置、和台架数据接口匹配以及编辑前后的比较评价。39搭建编辑流程根据编辑思路，使用nCode

GlyphWo