CN115077935A

CN115077935A - 一种汽车耐久可靠性验证方法

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Publication number: CN115077935A
Application number: CN202210673815.0A
Authority: CN
Inventors: 龚春辉; 程小强; 王祖建; 陈维涛; 张晓芳
Original assignee: Jiangling Motors Corp Ltd
Current assignee: Jiangling Motors Corp Ltd
Priority date: 2022-06-15
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2022-09-20

Abstract

一种汽车耐久可靠性验证方法，采用CAE虚拟验证+台架物理验证的虚、实一体化的验证方法，其过程包括：1）利用CAE虚拟仿真分析在设计前期启动相关的强度和耐久分析验证，把验证前置分解到CAE理论阶段，确保理论设计没有问题后再冻结工程设计；2）通过试验室台架模拟试验，采用真实边界条件进行零部件制造阶段的零部件强度和耐久试验、系统总成阶段进行系统级的耐久试验，保证样车装车之前的零部件和系统总成的状态满足设计要求；3）物理样车样件出来后与实物台架试验进行对标，在四通道台架上进行整车设计验证，代替整车道路耐久验证，利用台架道路模拟试验进行整车签发。解决了当前开发样车样件数量多、费用高、周期长以及精度低等问题。

Description

一种汽车耐久可靠性验证方法

技术领域

本发明涉及一种汽车可靠性测试技术，尤其是涉及一种汽车耐久可靠性验证方法。

背景技术

随着汽车工业的高速发展，汽车行业的竞争越来越激烈，竞争对手之间都在拼质量、价格、更新换代速度。故对汽车质量的可靠性、生命周期的迭代速度、开发成本等要求越来越高。而对汽车进行耐久可靠性实验，可以得到判断汽车质量的评价指标，使车企与用户对车辆质量都有一个理性的认识。现有传统的汽车可靠性测试技术主要是以汽车在试验场进行道路试验为主，试验场道路试验周期长、费用高，且受司机、环境和试验跑道等因素影响大，可重复性差，导致问题验证不够充分，传统的验证方式已满足不了新发展的需求。

当前对汽车进行可靠性实验有采用CAE仿真分析与台架试验两种方法，但很少有采用CAE仿真分析与台架试验相互关联的做法，普遍存在CAE与台架没有关联起来，关联性不强，没有形成互补，CAE按标准工况边界进行仿真分析，较少采用真实的载荷边界进行分析，台架试验也没有结合CAE分析的结构进行针对性的验证等问题。

CAE和台架模拟虚实验证方法可以进行快速验证、加速试验周期，且具有可重复性好，不受外界条件限制等优势，可以弥补传统验证方式的不足和提高验证稳健性。必将成为测试行业的发展趋势和行业的主要研究方向。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种基于CAE+台架的虚实验证的汽车可靠性快速验证/测试方法，解决了当前开发样车样件数量多、费用高、周期长以及精度低等问题。

本发明采用的技术方案：

本发明为实现上述目的，提出一种虚、实结合的汽车耐久可靠性验证方法，采用CAE虚拟验证+台架物理验证的虚、实一体化的验证方法，其过程包括：

1）利用CAE虚拟仿真分析在设计前期启动相关的强度和耐久分析验证，把验证前置分解到CAE理论阶段，确保理论设计没有问题后再冻结工程设计；

2）通过试验室台架模拟试验，采用真实边界条件进行零部件制造阶段的零部件强度和耐久试验、系统总成阶段进行系统级的耐久试验，保证样车装车之前的零部件和系统总成的状态满足设计要求；

3）物理样车样件出来后与实物台架试验进行对标，在四通道台架上进行整车设计验证，以代替整车道路耐久验证，利用台架道路模拟试验进行整车签发，提升虚拟试验的准确性。

本发明采用虚、实相结合的验证技术方案（总原理流程如图1所示）总体技术思路原理，在设计冻结之前充分识别失效风险问题，把风险识别前置，CAE仿真分析与实物台架试验进行对标，提升虚拟试验的准确性，提升后续物理试验一次性通过率。通过虚实结合的方式来达成快速验证，降低开发成本与风险，提升产品质量的目的。

虚：CAE虚拟仿真分析在设计前期启动相关的强度和耐久分析验证，把验证前置分解到CAE理论阶段，确保理论设计没有问题后再冻结工程设计。设计冻结之前充分识别失效风险问题，把风险识别前置，CAE仿真分析与实物台架试验进行对标，提升虚拟试验的准确性，提升后续物理试验一次性通过率。

实：试验室台架模拟试验主要采用真实边界条件进行零部件制造阶段的零部件强度和耐久试验、系统总成阶段进行系统级的耐久试验，保证样车装车之前的零部件和系统总成的状态满足设计要求，最后在四通道台架上进行整车设计验证，用来代替整车道路耐久验证。

整车四通道路模拟试验通过TWR时域波形再现技术，将车身和试验样件上的目标位置信号逼近路试目标信号，通过台架数据迭代，降低迭代信号与目标信号之间的误差再现目标信号获得台架驱动信号，保证台架与道路驱动信号等效来实现台架损伤与道路损伤等效；最后在试验室用四通道设备来模拟车辆在路面上载荷激励测试。

本发明通过虚实结合的方式来达成快速验证，降低开发成本与风险，提升产品质量的目的。实现试验室试验代替道路试验，解决道路试验重复性差等问题。物理试验最终通过真实的载荷边界条件作为输入，从零部件级、系统总成及、整车级三个维度进行验证。解决逐级的风险问题，达到台架模拟的高精度验证和签发。

发明有益效果：

1、本发明虚、实结合的汽车耐久可靠性验证方法，采用CAE仿真分析和台架模拟虚实相结合的验证方法，可以进行快速验证，缩短试验周期，且具有重复性好，不受外界条件限制等优势，弥补了传统验证方式的不足和提高验证稳健性。解决了现有的传统道路耐久可靠性验证成本高、周期长、精度低以及重复性差等技术瓶颈问题。

2、本发明虚、实结合的汽车耐久可靠性验证方法，可以实现采取前期CAE验证，过程中零部件及系统总成台架验证，用台架代替道路进行签发的方法。时间短，效率高，精度好。

3、本发明虚实结合的汽车耐久可靠性验证方法，通过虚、实结合的方式来达成快速验证，可以降低开发成本和风险，提升产品质量，解决了当前开发样车样件数量多、费用高、周期长以及精度低等工程问题，降低了开发成本、提升质量稳定性。完全可以支撑当前开发体系中时间转型、成本转型、轻量化转型、验证数字化转型。

附图说明

图1所示为本发明汽车耐久可靠性验证方法工作原理示意图；

图2所示为本发明耐久可靠性验证方法测试模型与仿真模型对标流程图；

图3所示为实时混合振动的零部件耐久试验分析图；

图4所示为多轴振动台工作原理图；

图5所示为等效迭代原理图；

图6所示为虚实一体化验证效益示意图。

具体实施方式

为了使发明创造实现其发明目的的技术构思及优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的详细描述。应当理解的是，以下各实施例仅用以解释和说明本发明的优选实施方式，不应当构成对本发明要求专利保护的范围的限定。

本发明虚实结合的汽车耐久可靠性验证方法，整个工作原理（总体技术思路原理流程）如图1所示：采用虚、实相结合的验证技术思路。

通过虚实结合的方式来达成快速验证，降低开发成本与风险，提升产品质量的目的。

CAE 虚拟验证：

整车级模型构建：虚拟仿真分析过程中需要边界载荷，边界载荷是从整车载荷中分解出来的，在进行载荷分解过程中，就需要一个准确的整车模型，模型的准确性直接影响到分析结果的准确性。CAE进行建多体动力学模型和载荷分解时，首先需要获取车身、前后悬、转向、轮胎、衬套以及动力传动等参数进行ADAMS动力学模型的搭建。为了确保搭建ADAMS模型准确性，期间需要进行物理试验与仿真分析对标验证，比如对基础车的关键件进行应变测试，测试结果与CAE分析结果进行对标，把测试模型与仿真模型的关联起来。

测试模型与仿真模型对标流程如图2所示。

载荷分解，寿命精准预测： ADAMS模型建好后，利用模型把整车载荷分解到各零部件关联点，求取零部件大的载荷，开始进行零部件强度和疲劳计算，预测被试件是否存在潜在的失效风险，如果有风险需要指导设计优化设计，如果没有风险可以完成CAE的签发，继续下一步开发流程，制造生产样件；

载荷数据采集及精确分析处理：

在进行零部件及系统总成台架试验之前，采集用户场景化下的实际载荷，对采集的实际载荷进行数据的整理分析，台架试验的边界参数主要有：力、加速度、位移、扭矩、应变、温度、GPS、视频等信号参数，对采集的边界参数进行整理分析，整个过程统称载荷数据采集与分析。真实的载荷边界用于CAE对标及台架试验的输入依据。

零部件台架耐久验证：

零部件台架试验有多种方式和方法，目前我们验证过程中常见的方式有低频液压疲劳耐久试验台，高频电磁振动试验台，根据验证零部件的特性来选择。试验方法有常规的国标和行业标准的恒幅正弦波试验方法、多级块波谱正弦波试验方法、随机波试验方法、基于载荷谱数据分解正向开发试验方法、基于PSD功率谱的加速振动耐久试验方法。

图3为实时混合振动的零部件耐久试验。同步跟随试验对象在物理振动台上的物理振动响应，实时可视化各振动物理场量。

系统总成台架试验：

系统级MAST多轴振动台架验证技术是通过6个作动器作为输入激励源来实现模拟车辆运动状态中的X、Y、Z、rolling 、Yaw、Ptich 6个自由度对系统总成造成的耐久损伤测试技术，模拟多自由度同时运动损伤测试，解决了单方向振动耐久无法模拟的多自由度振动损伤耦合问题。图4为多轴振动台工作原理图。

整车台架道路模拟等效验证：

实现试验室试验代替道路试验，解决道路试验重复性差等问题，如图5所示。物理试验最终通过真实的载荷边界条件作为输入，从零部件级、系统总成及、整车级三个维度进行验证。解决逐级的风险问题，达到台架模拟的高精度验证和签发。

如图6所示，为虚实一体化验证效益示意图。由图6可知，本发明可以实现可以实现采取前期CAE验证，过程中零部件及系统总成台架验证，用台架代替道路进行签发的方法.通过这种虚、实结合的方式来达成快速验证，可以降低开发成本与风险，提升产品质量，解决当前开发成本高、周期长、质量稳定性差等工程问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不构成对本发明的限定。本领域技术人员在现有技术的指引下，无需进行创造性劳动即可对本发明的实施情况进行其他修改，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改或者采用本领域惯用技术手段进行的简单置换或等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种汽车耐久可靠性验证方法，其特征在于：采用CAE虚拟验证+台架物理验证的虚、实一体化的验证方法，其过程包括：

3）物理样车样件出来后与实物台架试验进行对标，在四通道台架上进行整车设计验证，代替整车道路耐久验证，利用台架道路模拟试验进行整车签发。

2.根据权利要求1所述的汽车耐久可靠性验证方法，其特征在于：步骤1）中，CAE虚拟验证过程包括整车级模型构建以及载荷分解的过程：

首先，获取车身、前后悬、转向、轮胎、衬套以及动力传动参数搭建ADAMS动力学模型；

其次，ADAMS动力学模型建好后，利用模型把整车载荷分解到各零部件关联点，进行寿命精准预测：求取零部件大的载荷，开始进行零部件强度和疲劳计算，预测被试件是否存在潜在的失效风险，如果有风险需要指导设计优化设计，如果没有风险可以完成CAE的签发，继续下一步开发流程：制造生产样件；

CAE进行建多体动力学模型和载荷分解时，为了确保搭建ADAMS模型准确性，期间需要进行物理试验与仿真分析对标验证，对基础车的关键件进行应变测试，测试结果与CAE分析结果进行对标，把测试模型与仿真模型的关联起来。

3.根据权利要求1或2所述的汽车耐久可靠性验证方法，其特征在于：步骤2）中，台架物理验证的过程包括载荷数据采集与分析以及零部件台架耐久验证过程：

载荷数据采集与分析：在进行零部件及系统总成台架试验之前，采集用户场景化下的实际载荷，对采集的实际载荷进行数据的整理分析，将分析的结果作为CAE分析以及台架试验的边界条件，CAE分析与台架试验在相同的边界条件下进行结果对标分析；其中，台架试验的边界参数主要有：力、加速度、位移、扭矩、应变、温度、GPS、视频信号；

零部件台架耐久验证：根据验证零部件的特性来选择零部件台架试验的方法，同步跟随试验对象在物理振动台上的物理振动响应，实时混合振动的零部件耐久试验。

4.根据权利要求3所述的汽车耐久可靠性验证方法，其特征在于：系统总成台架试验采用系统级MAST多轴振动台架验证技术，过程如下：

通过6个作动器作为输入激励源来实现模拟车辆运动状态中的X、Y、Z、rolling 、Yaw、Ptich 6个自由度对系统总成造成的耐久损伤测试技术，模拟多自由度同时运动损伤测试，以解决单方向振动耐久无法模拟的多自由度振动损伤耦合问题。

5.根据权利要求1或2所述的汽车耐久可靠性验证方法，其特征在于：系统总成台架试验采用系统级MAST多轴振动台架验证技术，过程如下：

6.根据权利要求5所述的汽车耐久可靠性验证方法，其特征在于：整车台架道路模拟等效验证：整车四通道路模拟试验通过TWR时域波形再现技术，将车身和试验样件上的目标位置信号趋近路试目标信号，通过台架数据迭代，降低迭代信号与目标信号之间的误差再现目标信号获得台架驱动信号，保证台架与道路驱动信号等效来实现台架损伤与道路损伤等效；最后在试验室用四通道设备来模拟车辆在路面上载荷激励测试。

7.根据权利要求1、2或4所述的汽车耐久可靠性验证方法，其特征在于：整车台架道路模拟等效验证：整车四通道路模拟试验通过TWR时域波形再现技术，将车身和试验样件上的目标位置信号逼近路试目标信号，通过台架数据迭代，降低迭代信号与目标信号之间的误差再现目标信号获得台架驱动信号，保证台架与道路驱动信号等效来实现台架损伤与道路损伤等效；最后在试验室用四通道设备来模拟车辆在路面上载荷激励测试。