整車耐久性是指車輛在長期使用過程中能夠保持穩(wěn)定的性能和壽命。為了確保車輛在使用壽命內(nèi)能夠正常運(yùn)行，汽車制造商必須進(jìn)行耐久性測試，以評(píng)估整車在不同環(huán)境下的表現(xiàn)和可靠性。這些測試通常涉及模擬各種使用情況，包括不同路況、不同環(huán)境溫度和濕度等，以確保車輛在不同條件下都能夠保持穩(wěn)定性能。

關(guān)于試驗(yàn)場耐久性規(guī)范開發(fā)，這是一個(gè)關(guān)鍵的領(lǐng)域，因?yàn)樗梢源_保整車在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段就具有足夠的可靠性和耐久性。試驗(yàn)場耐久性規(guī)范通常由汽車制造商開發(fā)，并參考國際標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。這些規(guī)范包括各種試驗(yàn)項(xiàng)目和測試方法，例如振動(dòng)、沖擊、疲勞和腐蝕測試等，以確保整車在長期使用過程中具有良好的性能和壽命。

在整車耐久性開發(fā)中，與用戶的關(guān)聯(lián)也是非常重要的。制造商需要了解用戶的需求和使用習(xí)慣，并根據(jù)這些需求進(jìn)行整車設(shè)計(jì)和測試。例如，對(duì)于一款越野車，可能需要進(jìn)行大量的越野測試以確保其具有足夠的耐久性和可靠性。同時(shí)，制造商還需要對(duì)車輛的不同部件進(jìn)行測試，以確保它們?cè)陂L期使用過程中具有足夠的可靠性。

整車耐久性開發(fā)涉及多個(gè)方面，包括試驗(yàn)場耐久性規(guī)范開發(fā)和與用戶的關(guān)聯(lián)。這些方面需要綜合考慮，以確保車輛在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段就具有足夠的可靠性和耐久性，并能夠在長期使用過程中保持穩(wěn)定性能和壽命。

一、研究背景

通過關(guān)聯(lián)分析，解決普遍存在的客戶試驗(yàn)場規(guī)范與實(shí)際用戶工況不等效，所導(dǎo)致的汽車產(chǎn)品欠設(shè)計(jì)或過設(shè)計(jì)問題。

關(guān)聯(lián)分析是一種有力的工具，可以幫助解決客戶試驗(yàn)場規(guī)范與實(shí)際用戶工況不等效導(dǎo)致的汽車產(chǎn)品欠設(shè)計(jì)或過設(shè)計(jì)問題。這些問題可以表現(xiàn)為產(chǎn)品強(qiáng)度設(shè)計(jì)不足、產(chǎn)品強(qiáng)度設(shè)計(jì)過?；虍a(chǎn)品強(qiáng)度設(shè)計(jì)適合等情況。

1. 產(chǎn)品強(qiáng)度設(shè)計(jì)不足

當(dāng)汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足時(shí)，它們?cè)趯?shí)際使用過程中可能會(huì)發(fā)生失效，這可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的事故和損失。這種問題通常會(huì)在規(guī)范試驗(yàn)場中被檢測出來，但在實(shí)際用戶工況下可能不會(huì)被發(fā)現(xiàn)。通過關(guān)聯(lián)分析，可以確定規(guī)范試驗(yàn)場與實(shí)際用戶工況之間的差異，找到設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足的根本原因，然后提出相應(yīng)的解決方案，例如增加結(jié)構(gòu)材料、加強(qiáng)產(chǎn)品的關(guān)鍵部件等。

1. 產(chǎn)品強(qiáng)度設(shè)計(jì)過剩

另一方面，如果汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)強(qiáng)度過高，這將導(dǎo)致過度的成本和重量，并可能影響產(chǎn)品的可持續(xù)性和效率。通過關(guān)聯(lián)分析，可以確定規(guī)范試驗(yàn)場與實(shí)際用戶工況之間的差異，找到設(shè)計(jì)強(qiáng)度過剩的根本原因，然后提出相應(yīng)的解決方案，例如優(yōu)化材料選擇、重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等，以達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的適當(dāng)水平。

1. 產(chǎn)品強(qiáng)度設(shè)計(jì)適合

當(dāng)汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)強(qiáng)度適合實(shí)際使用條件時(shí)，可以在保證產(chǎn)品安全性和可靠性的前提下，最大程度地減少成本和重量，并提高產(chǎn)品的可持續(xù)性和效率。通過關(guān)聯(lián)分析，可以確定規(guī)范試驗(yàn)場與實(shí)際用戶工況之間的差異，找到設(shè)計(jì)強(qiáng)度適合的根本原因，然后提出相應(yīng)的解決方案，例如優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和材料選擇等。

在汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，關(guān)聯(lián)分析是一個(gè)非常有用的工具，可以幫助汽車制造商和設(shè)計(jì)師確定最適合實(shí)際使用條件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度水平，從而提高產(chǎn)品的性能和可靠性。

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(tái)架試驗(yàn)提供準(zhǔn)確的輸入，實(shí)現(xiàn)客戶耐久性路試、臺(tái)架試驗(yàn)的高精度對(duì)標(biāo)。制造商可以根據(jù)用戶的需求和使用習(xí)慣來制定整車的設(shè)計(jì)和測試方案，從而確保整車在長期使用過程中具有良好的可靠性和耐久性。

在整車耐久性臺(tái)架試驗(yàn)中，準(zhǔn)確的輸入數(shù)據(jù)非常關(guān)鍵，它可以影響到試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。通過用戶工況調(diào)研獲得的信息可以用于確定整車耐久性臺(tái)架試驗(yàn)中的輸入?yún)?shù)，例如路況、速度、負(fù)載等，從而實(shí)現(xiàn)客戶耐久性路試、臺(tái)架試驗(yàn)的高精度對(duì)標(biāo)。

通過客戶耐久性路試和臺(tái)架試驗(yàn)的高精度對(duì)標(biāo)，制造商可以更好地了解整車在不同使用情況下的表現(xiàn)，并進(jìn)一步優(yōu)化整車設(shè)計(jì)和測試方案。同時(shí)，這也可以為制造商提供更可靠的數(shù)據(jù)支持，以便更好地滿足市場需求和提高產(chǎn)品競爭力。

綜上所述，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(tái)架試驗(yàn)提供準(zhǔn)確的輸入，實(shí)現(xiàn)客戶耐久性路試、臺(tái)架試驗(yàn)的高精度對(duì)標(biāo)，是整車耐久性開發(fā)中非常重要的一步。這可以幫助制造商提高產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力，同時(shí)也可以滿足用戶的需求和期望。

二、用戶與試驗(yàn)場關(guān)聯(lián)技術(shù)路線二、用戶與試驗(yàn)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(dòng)踏板位置、方向轉(zhuǎn)角、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩等信號(hào)。
- 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(shí)域與頻域信號(hào)特征，進(jìn)行等效分析，確定試驗(yàn)場采集規(guī)范。
- 等效后主要控制通道損傷比值精度達(dá)到0.7-1.5，其他參考通道損傷比精度達(dá)到0.5-2；

三、用戶與試驗(yàn)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(yàn)場載荷譜采集

用戶工況載荷譜采集最小子樣容量模型可以用于確定在給定置信水平和可接受誤差范圍內(nèi)，所需采集的最小子樣容量。這個(gè)模型可以幫助制造商在進(jìn)行用戶工況調(diào)研時(shí)，確定采集足夠的數(shù)據(jù)，以便準(zhǔn)確地了解用戶的使用情況和需求。

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(dǎo)致研發(fā)成本的增加，距離太短則不具有代表性
目標(biāo)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(gè)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

用戶工況采集載荷譜外推是指通過對(duì)已采集的用戶工況載荷譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，預(yù)測未來可能的工況載荷譜，以支持整車可靠性和耐久性的開發(fā)。

在進(jìn)行載荷譜外推時(shí)，需要采用一些數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，例如曲線擬合、時(shí)間序列分析、回歸分析等。這些方法可以幫助分析已有數(shù)據(jù)，找出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，并預(yù)測未來的趨勢和變化。

具體來說，曲線擬合可以用于擬合不同工況條件下的載荷譜數(shù)據(jù)，找到數(shù)據(jù)之間的規(guī)律和趨勢，并對(duì)未來的工況進(jìn)行預(yù)測。時(shí)間序列分析可以用于分析時(shí)間序列數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系和變化規(guī)律，通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測未來的趨勢和變化?；貧w分析可以用于分析不同變量之間的關(guān)系，并對(duì)未來的趨勢進(jìn)行預(yù)測。

通過載荷譜外推，可以為整車可靠性和耐久性的開發(fā)提供更加全面和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。這有助于制造商更好地了解用戶的使用需求和工況條件，為整車的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供更加精準(zhǔn)的依據(jù)。同時(shí)，這也有助于提高整車的可靠性和耐久性，減少在使用過程中的故障率和維修成本。

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(jì)規(guī)律，對(duì)未采集的載荷時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)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(yàn)場關(guān)聯(lián)

基于損傷等效的用戶工況與試驗(yàn)場關(guān)聯(lián)，是指通過對(duì)用戶工況數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，建立用戶工況與試驗(yàn)場數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整車可靠性和耐久性的開發(fā)。

在建立損傷等效的用戶工況與試驗(yàn)場關(guān)聯(lián)模型時(shí)，需要對(duì)用戶工況和試驗(yàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，找出它們之間的相互關(guān)系，并建立數(shù)學(xué)模型。具體來說，需要對(duì)用戶工況數(shù)據(jù)進(jìn)行載荷譜處理，計(jì)算損傷等效載荷譜；同時(shí)，需要對(duì)試驗(yàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)臺(tái)架測試和數(shù)據(jù)分析，計(jì)算出試驗(yàn)場的損傷等效載荷譜。然后，通過比較和匹配兩者之間的損傷等效載荷譜，建立二者之間的關(guān)聯(lián)模型，以實(shí)現(xiàn)用戶工況與試驗(yàn)場之間的對(duì)標(biāo)。

基于損傷等效的用戶工況與試驗(yàn)場關(guān)聯(lián)，可以為整車可靠性和耐久性的開發(fā)提供更加全面和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。這有助于制造商更好地了解用戶的使用需求和工況條件，為整車的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供更加精準(zhǔn)的依據(jù)。同時(shí)，這也有助于提高整車的可靠性和耐久性，減少在使用過程中的故障率和維修成本。

注：關(guān)聯(lián)指標(biāo)、關(guān)聯(lián)算法、關(guān)聯(lián)通道、約束條件等用戶工況與試驗(yàn)場關(guān)聯(lián)：基于時(shí)域損傷、頻域RDS/FDS等效，采用算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。

約束條件：
- 試驗(yàn)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(tái)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(jìn)行抽樣。

用戶目標(biāo)里程

- 典型工況劃分方法1：基于整車GPS信號(hào)，在開源地理信息系統(tǒng)QGIS中得到單個(gè)或多個(gè)疊加的車輛運(yùn)行軌跡，對(duì)汽車用戶使用路面比例信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。方法2：基于人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)，對(duì)整車CAN線的信號(hào)進(jìn)行訓(xùn)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(jī)器學(xué)習(xí)，對(duì)整車CAN線某些信號(hào)進(jìn)行訓(xùn)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(jì)理論，確定最小采集樣本，計(jì)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(jì)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(zhǔn)則，可計(jì)算載荷的累積損傷

車輛結(jié)構(gòu)或部件載荷譜的對(duì)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(jìn)行抽樣，d 和s分別是樣本的均值與樣本標(biāo)準(zhǔn)差。

定義抽樣樣本的均值與總體均值的相對(duì)偏差為

，是一個(gè)衡量樣本均值與總體均值逼近程度的一個(gè)參數(shù)，要求該參數(shù)在一定范圍之內(nèi)，則

對(duì)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(jìn)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(duì)應(yīng)大幅值，外推時(shí)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(yàn)場關(guān)聯(lián)
基于時(shí)域損傷、頻域RDS/FDS等效，采用算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算

總結(jié)

關(guān)聯(lián)用戶的試驗(yàn)場耐久性規(guī)范開發(fā)是整車可靠性和耐久性開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，目前已成為汽車制造行業(yè)不可或缺的一部分。隨著用戶對(duì)汽車品質(zhì)的要求不斷提高，汽車制造商不斷增加對(duì)整車可靠性和耐久性的測試和驗(yàn)證，試驗(yàn)場耐久性規(guī)范也在不斷完善和更新，以滿足不同國家和地區(qū)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求。

隨著汽車電子化、智能化和輕量化的發(fā)展，整車可靠性和耐久性測試將更加復(fù)雜和精細(xì)。例如，將采用更多的模擬方法和虛擬驗(yàn)證技術(shù)，以減少試驗(yàn)成本和時(shí)間，并提高測試精度和效率。此外，隨著新能源汽車的發(fā)展，試驗(yàn)場耐久性規(guī)范也將進(jìn)一步完善和更新，以適應(yīng)電動(dòng)汽車的獨(dú)特性能和特點(diǎn)。

綜上所述，關(guān)聯(lián)用戶的試驗(yàn)場耐久性規(guī)范開發(fā)是整車可靠性和耐久性開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，其發(fā)展將受到多方面因素的影響，包括技術(shù)進(jìn)步、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、新產(chǎn)品研發(fā)等。因此，汽車制造商需要不斷提高技術(shù)水平，加強(qiáng)合作與交流，以應(yīng)對(duì)市場的變化和挑戰(zhàn)，為消費(fèi)者提供更加可靠和耐用的汽車產(chǎn)品。

參考：汽車測試網(wǎng)直播課：關(guān)聯(lián)用戶的試驗(yàn)場耐久性規(guī)范開發(fā)
講師 | 重慶交通大學(xué)教師 鄭國峰