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關(guān)聯(lián)用戶的試驗場耐久性規(guī)范開發(fā)
2021-09-19 00:18:02· 來源：汽車測試網(wǎng) 作者：鄭國峰
一、研究背景通過關(guān)聯(lián)分析，解決普遍存在的客戶試驗場規(guī)范與實際用戶工況不等效，所導致的汽車產(chǎn)品欠設(shè)計或過設(shè)計問題。通過用戶工況調(diào)研，為整車可靠性開發(fā)提供
一、研究背景
通過關(guān)聯(lián)分析，解決普遍存在的客戶試驗場規(guī)范與實際用戶工況不等效，所導致的汽車產(chǎn)品欠設(shè)計或過設(shè)計問題。
通過用戶工況調(diào)研，為整車可靠性開發(fā)提供依據(jù)，為整車耐久性臺架試驗提供準確的輸入，實現(xiàn)客戶耐久性路試、臺架試驗的高精度對標。
二、用戶與試驗場關(guān)聯(lián)技術(shù)路線
- 用戶工況調(diào)研：GPS、里程、車速、擋位、油門踏板和制動踏板位置、
方向轉(zhuǎn)角、發(fā)動機扭矩等信號。
- 用戶行駛路面比例（高速公路、鄉(xiāng)村公路、城市道路、一般公路、載重
的信息）。
- 采集通道：需關(guān)聯(lián)的通道（輪心力、加速度、位移、其他參考通道）。
- 考慮時域與頻域信號特征，進行等效分析，確定試驗場采集規(guī)范。
- 等效后主要控制通道損傷比值精度達到0.7-1.5，其他參考通道損傷比
精度達到0.5-2；
三、用戶與試驗場關(guān)聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)
關(guān)鍵技術(shù)1：
關(guān)鍵技術(shù)2：用戶工況與試驗場載荷譜采集
用戶工況載荷譜采集最小子樣容量模型：
用戶工況的載荷譜采集距離過長，將導致研發(fā)成本的增加，距離太短則不具有代表性。
目標里程載荷譜偽損傷密度——服從正態(tài)分布的偽損傷密度總體
用戶工況載荷譜的偽損傷密度——視為從總體中抽出的樣本
總能找到一個最小的樣本，使得抽樣樣本置信度高，且與總體之間
的誤差（均值/）最小。
關(guān)鍵技術(shù)3：用戶工況采集載荷譜外推
用戶工況載荷譜外推本質(zhì)：
利用已經(jīng)采集的載荷譜的統(tǒng)計規(guī)律，對未采集的載荷時間序列進行預測。
- 基于廣義Pareto的載荷譜外推
研究表明超出量或超閾值服從廣義Pareto分布
- 用戶工況采集載荷譜外推算法
關(guān)鍵技術(shù)4：基于損傷等效的用戶工況與試驗場關(guān)聯(lián)
注：關(guān)聯(lián)指標、關(guān)聯(lián)算法、關(guān)聯(lián)通道、約束條件等
用戶工況與試驗場關(guān)聯(lián)：基于時域損傷、頻域RDS/FDS等效，采用算法進行優(yōu)化計算。
約束條件：
- 試驗場行駛里程
- 典型工況最小循環(huán)次數(shù)
- ……
四、關(guān)鍵技術(shù)的理論基礎(chǔ)
1、用戶工況調(diào)研
- 抽樣理論：指定車企和車型，通過平臺確定車型在指定區(qū)域的保有量情況，根據(jù)區(qū)域保有量及其占比，及樣本總數(shù)進行抽樣。
用戶目標里程
- 典型工況劃分
方法1：基于整車GPS信號，在開源地理信息系統(tǒng)QGIS中得到單個或多個疊加的車輛運行軌跡，對汽車用戶使用路面比例信息進行統(tǒng)計分析。
方法2：基于人工智能機器學習，對整車CAN線的信號進行訓練，分析判斷整車典型工況及比例。
- 載重情況調(diào)研
方法1：調(diào)查問卷。
方法2：基于人工智能機器學習，對整車CAN線某些信號進行訓練（如車門信息、整車輸出功率），分析判斷整車載重情況及比例。
2、用戶典型工況載荷譜采集
通過統(tǒng)計理論，確定最小采集樣本，計算最少采集里程。
汽車承載結(jié)構(gòu)的循環(huán)載荷，通過雨流計數(shù)提取載荷中的循環(huán)，結(jié)合材料的S-N曲線，基于Miner線性損傷累積準則，可計算載荷的累積損傷
車輛結(jié)構(gòu)或部件載荷譜的對數(shù)偽損傷服從正態(tài)分布
記d為偽損傷密度，為每l里載荷譜的累積偽損傷：
從服從正態(tài)分布的偽損傷密度總體中進行抽樣，d 和s分別是樣本的均值與樣本標準差。
定義抽樣樣本的均值與總體均值的相對偏差為
，是一個衡量樣本均值與總體均值逼近程度的一個參數(shù)，要求該參數(shù)在一定范圍之內(nèi)，則
對比不等式的右邊有
3、用戶典型工況載荷譜外推
- 基于廣義Pareto的載荷譜外推
研究表明超出量或超閾值服從廣義Pareto分布
基于廣義Pareto的載荷譜外推示意圖
- 載荷譜外推前后的功率譜密度曲線基本一致；
- 功率譜密度的30-35Hz的局部放大圖進行觀察，發(fā)現(xiàn)外推后載荷譜的功率譜密度比原始載荷譜大；
- 主要原因在于高頻對應大幅值，外推時改變了載荷譜中的部分極大值和極小值
4、用戶工況與試驗場關(guān)聯(lián)
基于時域損傷、頻域RDS/FDS等效，采用算法進行優(yōu)化計算
以上內(nèi)容由汽車測試網(wǎng)整理自：
中國汽車工程研究院股份有限公司博士后，重慶交通大學教師 鄭國峰
直播課：關(guān)聯(lián)用戶的試驗場耐久性規(guī)范開發(fā)
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