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车辆可靠性强化试验

2021-07-26 14:37       

  汽车可靠性强化试验技术属于可靠性强化试验的一个应用分支。汽车强化试验是考核汽车产品可靠性的基本试验方法,是汽车在比正常使用环境苛刻的条件下进行的寿命试验。在有些文献中把强化试验也称为加速寿命试验,但两者试验机理相同,都是以加速寿命试验理论为基础的。其中强化的通常含义是指采用提高工作应力的方法加速汽车零部件的失效,从而缩短试验时间。

  目前,汽车可靠性试验的方法有三种:

  1) 汽车实际道路可靠性试验

  2) 汽车道路试验场试验

  3) 室内整车试验

  前两种道路试验属于现场试验,后者属于室内模拟试验。这三种试验方法构成了汽车可靠性强化试验的基础,现场试验主要通过实车行驶试验来实现,其强化方式主要是通过建立试验场,修建强化路面,以提高载荷的幅值与频次来达到强化的目的。而室内模拟试验是使实际工作状态在试验室再现的一种方法,主要是通过振动台模拟道路的不平载荷,施加于汽车的零部件上,以研究其可靠性与寿命分布。大量实践证明:试验场试验能够有效地提高试验效率,如美国内华达试验中心(NATC,Nevada Automotive Test center)的汽车加速寿命循环试验,可为商用或军用各类汽车提供强化系数30:1至100:1的行驶试验道路,即在该试验环境下行驶1Km,对汽车的动载输入相当于普通汽车服役环境下行驶30或100Km。

  

汽车可靠性试验

 

  需要进一步研究的4个方向

  1 虚拟试验技术的应用

  虚拟样机技术是近年来兴起的一项综合多学科新技术,把虚拟样机技术与汽车动力学理论结合起来,研究、分析汽车的各项性能,为汽车的研发设计、加工制造及性能试验提供了一种全新的方法。虚拟汽车试验即在计算机上建立汽车的虚拟样机模型,创建虚拟制造工厂、虚拟实验室及道路,在虚拟环境下完成各种试验、测试,以虚拟样机评定汽车的制造性能、装配性能和使用性能。把虚拟试验技术应用于汽车的可靠性强化试验中,构建强化数字路面,对汽车进行仿真试验,在计算机上分析汽车在各种强化工况下的运动及受力情况,可以为汽车的设计,优化及指标评估提供数据。

  2 综合强化系数

  由于复杂系统往往存在多个失效机理,系统失效则是多个潜在失效机理相互竞争的结果,竞争失效条件下的加速寿命试验问题目前己经引起了相关学者的高度重视。汽车出现故障时,主要是关键部件出现失效,而关键部件的主要失效模式是疲劳损伤。另外,汽车的这些关键部件除疲劳损伤、磨损外,还有腐蚀、蠕变、老化等其它故障模式,而且这些故障模式对整车可靠性的影响是不可忽略的。此外,汽车还有其它非关键零部件,它们对整车可靠性状态的影响也是不可忽略的。因此,对于汽车这类复杂的机械系统,在可靠性强化试验中,其强化系数的确定不能只考虑以一种失效机理,一个部件的失效,必须对其不同零部件,不同的失效机理进行综合研究,以确定出其准确的强化系数。

  3 强化试验规范的制定

  强化试验规范是根据各种试验路面对行驶试验汽车的强化作用,对汽车试验总里程、各种特征路面的里程分配以及试验车速等作出具体规定。汽车的行驶试验(如可靠性,平顺性)一般都在具有各种特征强化路面的试验场进行,为了使在不同地区得到的试验结果具有可比性,因此,需要通过制定统一的强化试验规范,使不同试验场路面不平度等效,包括车速的控制,以保证驾驶员及车载仪器的安全。

  

汽车可靠性试验

 

  4 履带汽车的强化试验

  目前,轮式汽车的强化试验技术已基本进入了实用阶段,少数带来了巨大的效益。由于我国履带式汽车的可靠性试验考核都是在自然路面上进行的,这种试验方式投资大,周期长。另外,新型号履带汽车的研制周期越来越短,一般自然路面上的可靠性试验应逐步过渡到标准试验场内,按照轮式汽车的试验方式进行。但是,由于履带汽车的任务性质的特点,其工作环境比较复杂,特别是军用履带汽车的任务剖面包括行驶路面与车速的随机性很大,对其任务剖面的构建还有待进一步的研究。要达到强化履带汽车的目的,军用履带汽车实际行驶工况的确定是急需解决的问题;另外,履带汽车的结构与轮式汽车有很大的差距,现有的研究轮式汽车的强化理论和方法是否适合于履带式汽车,还存在很大的疑问。因此,开展履带式汽车路面强化试验技术研究对于未来履带汽车特别是军用履带汽车的发展具有重大的意义。

  通过汽车可靠性强化试验技术的研究,一方面可以缩短汽车可靠性试验周期,降低开发成本,加快汽车产品开发的速度,提高产品的质量与可靠性;另一方面可以对揭示可修系统故障发生规律有十分重要的理论价值,它可为汽车的维修、保养、更新计划的制定和修改提供理论上的依据。