汽车耐久性试验技术

第三开发部汽车耐久性试验技术目录CONTENTS2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什么是公共道路数据库8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RequiredTest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如何进行客户关联10客户1客户2客户3客户???……采集样车公共道路客户需求设计强度验证方法如何进行客户关联—步骤一11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名客户如何进行客户关联—步骤二12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如何进行客户关联—步骤三13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.客户调查建立签收流程14CAE/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。耐久性DVP矩阵16零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强度试验-整车级17强度试验-部件级18结构耐久性试验-PG19结构耐久性试验-Lab20结构耐久性试验-CAE21PT耐久性试验-试验场22PT耐久性试验-LAB23抗腐蚀试验-PG2425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关键成功因素1.需要对标的内容2.如何做Enablers3.谁是最好的

4.他们如何做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)可靠性对标方法数据分析方法a.

部件或者不可修复系统

可靠性，MMTF

寿命期内的性能S/NF/1000，TGW/1000

主观评价

寿命数据分析（Weibull,etc)

退化模式S/N计算

绘图及趋势分析

蜘蛛图,排列图*MMTF-MeanMiletoFailure*S/N–Signal/Noise*F/1000–failureper1000vehicles*TGW/1000–thingsgonewrongper1000vehicles可靠性对标可靠性对标及数据分析方法(Table2)可靠性对标方法数据分析方法a.

可修复系统R/1000，F/1000，TGW/1000S/N

主观评价MMBF，可靠性，在一定试用期内的平均修理次数

绘图及趋势分析S/N计算

蜘蛛图,排列图

非齐次泊松过程，齐次泊松过程*MMBF-MeanMilebetweenFailure*S/N–Signal/Noise*R/1000–Repairper1000vehicles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

FailureNo.VehicleaVehicleb131013042739179531173247941984304752594345463285542273497560383981606994260609310436270971157987348126332793013794185711489528952可靠性对标车辆a的TTSF数据可表示如下

TBF1=310TBF2=429TBF3=434TTSF1=310TTSF2=739TTSF1=1173TTSF13=7941TTSF14=8952TBF14=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：

vehicleavehicleb•β0.8891.524•λ4.30E-031.33E-05•MMTF485km1426km

•5500km时

•E[N(t)]9.15repairs6.67repairs•ROCOF1.47E-031.85E-03•R(t)1.00E-041.30E-03•MMBF601km824km

•15,000km时

•E[N(t)]22.15repairs30.74repairs•ROCOF1.31E-033.12E-03•MMBF677km488km

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β>1,系统性能会恶化,车辆b满足这个条件；β<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问题描述数量百分比雨刮片撞击A柱54730.56%雨刮电机失效31217.43%洗涤液不足29816.65%雨刮片磨损18110.11%间隔调节器故障1206.70%洗涤液泄漏1106.15%雨刮开关失效814.53%雨刮臂异响301.68%其它1116.20%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洗涤器电器顾客玻璃电器分配电器开关车身前结构底盘-车身材料控制团体调节器车身/总成操作环境服务材料紧固件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