关联用户的试验场耐久性规范开发

2021-09-19 00:18:02·  来源:汽车测试网  作者:郑国峰  
 
一、研究背景通过关联分析,解决普遍存在的客户试验场规范与实际用户工况不等效,所导致的汽车产品欠设计或过设计问题。通过用户工况调研,为整车可靠性开发提供
一、研究背景
通过关联分析,解决普遍存在的客户试验场规范与实际用户工况不等效,所导致的汽车产品欠设计或过设计问题。

通过用户工况调研,为整车可靠性开发提供依据,为整车耐久性台架试验提供准确的输入,实现客户耐久性路试、台架试验的高精度对标。

二、用户与试验场关联技术路线

- 用户工况调研:GPS、里程、车速、挡位、油门踏板和制动踏板位置、
方向转角、发动机扭矩等信号。
- 用户行驶路面比例(高速公路、乡村公路、城市道路、一般公路、载重
的信息)。
- 采集通道:需关联的通道(轮心力、加速度、位移、其他参考通道)。
- 考虑时域与频域信号特征,进行等效分析,确定试验场采集规范。
- 等效后主要控制通道损伤比值精度达到0.7-1.5,其他参考通道损伤比
精度达到0.5-2;
三、用户与试验场关联关键技术
关键技术1:


关键技术2:用户工况与试验场载荷谱采集

用户工况载荷谱采集最小子样容量模型:
用户工况的载荷谱采集距离过长,将导致研发成本的增加,距离太短则不具有代表性。
目标里程载荷谱伪损伤密度——服从正态分布的伪损伤密度总体
用户工况载荷谱的伪损伤密度——视为从总体中抽出的样本

总能找到一个最小的样本,使得抽样样本置信度高,且与总体之间
的误差(均值/)最小。
关键技术3:用户工况采集载荷谱外推

用户工况载荷谱外推本质:
利用已经采集的载荷谱的统计规律,对未采集的载荷时间序列进行预测。
- 基于广义Pareto的载荷谱外推
研究表明超出量或超阈值服从广义Pareto分布

- 用户工况采集载荷谱外推算法
关键技术4:基于损伤等效的用户工况与试验场关联

注:关联指标、关联算法、关联通道、约束条件等
用户工况与试验场关联:基于时域损伤、频域RDS/FDS等效,采用算法进行优化计算。

约束条件:
- 试验场行驶里程
- 典型工况最小循环次数
- ……
四、关键技术的理论基础
1、用户工况调研
- 抽样理论:指定车企和车型,通过平台确定车型在指定区域的保有量情况,根据区域保有量及其占比,及样本总数进行抽样。

用户目标里程

- 典型工况划分
方法1:基于整车GPS信号,在开源地理信息系统QGIS中得到单个或多个叠加的车辆运行轨迹,对汽车用户使用路面比例信息进行统计分析。
方法2:基于人工智能机器学习,对整车CAN线的信号进行训练,分析判断整车典型工况及比例。
- 载重情况调研
方法1:调查问卷。
方法2:基于人工智能机器学习,对整车CAN线某些信号进行训练(如车门信息、整车输出功率),分析判断整车载重情况及比例。
2、用户典型工况载荷谱采集
通过统计理论,确定最小采集样本,计算最少采集里程。
汽车承载结构的循环载荷,通过雨流计数提取载荷中的循环,结合材料的S-N曲线,基于Miner线性损伤累积准则,可计算载荷的累积损伤

车辆结构或部件载荷谱的对数伪损伤服从正态分布

记d为伪损伤密度,为每l里载荷谱的累积伪损伤:

从服从正态分布的伪损伤密度总体中进行抽样,d 和s分别是样本的均值与样本标准差。

定义抽样样本的均值与总体均值的相对偏差为

,是一个衡量样本均值与总体均值逼近程度的一个参数,要求该参数在一定范围之内,则
对比不等式的右边有

3、用户典型工况载荷谱外推
- 基于广义Pareto的载荷谱外推
研究表明超出量或超阈值服从广义Pareto分布



基于广义Pareto的载荷谱外推示意图
- 载荷谱外推前后的功率谱密度曲线基本一致;
- 功率谱密度的30-35Hz的局部放大图进行观察,发现外推后载荷谱的功率谱密度比原始载荷谱大;
- 主要原因在于高频对应大幅值,外推时改变了载荷谱中的部分极大值和极小值
4、用户工况与试验场关联
基于时域损伤、频域RDS/FDS等效,采用算法进行优化计算

以上内容由汽车测试网整理自:
中国汽车工程研究院股份有限公司博士后,重庆交通大学教师 郑国峰
直播课:关联用户的试验场耐久性规范开发
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