背景與目的

汽車(chē)耐久性是車(chē)輛最重要的性能指標(biāo)之一，它也是用戶(hù)關(guān)心的重要方面。通常用戶(hù)在選購(gòu)汽車(chē)時(shí)除了考慮汽車(chē)要有靚麗的外觀、均衡的性能表現(xiàn)、較低的油耗，保值率或二手車(chē)市場(chǎng)受歡迎程度也是決定用戶(hù)購(gòu)車(chē)的重要因素。保值率是汽車(chē)優(yōu)秀耐久性能的體現(xiàn)，如何在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中快速驗(yàn)證汽車(chē)耐久性能，各車(chē)企都形成了自己的試驗(yàn)驗(yàn)證方法。GB/T12679《汽車(chē)耐久性行駛試驗(yàn)方法》介紹了一種道路行駛試驗(yàn)方法。通過(guò)耐久性測(cè)試，汽車(chē)廠家可以在較短的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)試驗(yàn)周期中模擬汽車(chē)十幾年的使用情況，從而找出影響產(chǎn)品質(zhì)量的問(wèn)題，將問(wèn)題解決在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段。

試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)

一、標(biāo)準(zhǔn)的范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于在道路上行駛的各類(lèi)汽車(chē)。

二、術(shù)語(yǔ)和定義汽車(chē)耐久性：汽車(chē)在規(guī)定的使用和維修條件下，達(dá)到某種技術(shù)或經(jīng)濟(jì)指標(biāo)極限時(shí)，完成功能的能力。整車(chē)耐久試驗(yàn)是評(píng)價(jià)汽車(chē)耐久性最直接有效的技術(shù)措施，國(guó)內(nèi)各大汽車(chē)企業(yè)在新車(chē)型設(shè)計(jì)、試制階段均要對(duì)整車(chē)展開(kāi)耐久試驗(yàn)，以驗(yàn)證汽車(chē)的耐久度，減少投產(chǎn)后的市場(chǎng)不良問(wèn)題。

汽車(chē)耐久度：指汽車(chē)在規(guī)定的使用和維修條件下，能夠達(dá)到預(yù)定的初次大修里程而又不發(fā)生耐久性損壞的概率。

汽車(chē)耐久性損壞：指汽車(chē)構(gòu)件的疲勞損壞已變得異常頻繁；磨損超過(guò)限值；材料銹蝕老化；汽車(chē)主要技術(shù)性能下降，超過(guò)規(guī)定限值；維修費(fèi)用不斷增長(zhǎng)，已達(dá)到繼續(xù)使用時(shí)經(jīng)濟(jì)上不合理或安全不能保證的程度。其結(jié)果是更換主要總成或大修汽車(chē)。

▲汽車(chē)耐久性損壞

三、主要技術(shù)內(nèi)容

1、試驗(yàn)條件

應(yīng)選擇多種氣象條件進(jìn)行試驗(yàn)，特殊地區(qū)使用的汽車(chē)或特殊用途的汽車(chē)應(yīng)在相應(yīng)的條件下（如：高寒地區(qū)、高原地區(qū)、高溫干熱及高溫濕熱地區(qū)等）進(jìn)行。

試驗(yàn)車(chē)輛可選擇性能試驗(yàn)完成后的車(chē)輛或可靠性試驗(yàn)完成后的車(chē)輛，繼續(xù)進(jìn)行耐久性試驗(yàn)項(xiàng)目。試驗(yàn)裝載可選擇空載、滿(mǎn)載或制造廠規(guī)定的載荷進(jìn)行。

汽車(chē)耐久性試驗(yàn)道路可以參考汽車(chē)可靠性行駛試驗(yàn)方法中常規(guī)可靠性行駛試驗(yàn)和加速可靠性行駛試驗(yàn)道路。整車(chē)道路行駛耐久試驗(yàn)要耗費(fèi)大量的人力物力，而且還常常由于駕駛員、環(huán)境和試驗(yàn)道路的變化而得到不一致的結(jié)果。如果只更改幾個(gè)零件，也必須用整車(chē)去進(jìn)行試驗(yàn)。因此，目前有盡量減少試驗(yàn)場(chǎng)耐久試驗(yàn)，更多利用快速、重復(fù)性好的試驗(yàn)室試驗(yàn)的趨勢(shì)?，F(xiàn)代企業(yè)為汽車(chē)耐久性測(cè)試搭建了室內(nèi)測(cè)試環(huán)境，模擬汽車(chē)各種行駛路況。

▲室內(nèi)耐久性測(cè)試

2、試驗(yàn)方法

耐久性行駛試驗(yàn)按照下面的試驗(yàn)項(xiàng)目依次進(jìn)行，試驗(yàn)順序一般不隨意變動(dòng)。如果試驗(yàn)中同時(shí)安排有使用試驗(yàn)或者常規(guī)可靠性試驗(yàn)時(shí)，只需銜接，不必重復(fù)下圖中的程序。

1）磨合行駛

磨合行駛里程即規(guī)范應(yīng)按照該車(chē)使用說(shuō)明書(shū)的規(guī)定（通常磨合里程不少于3000km），出現(xiàn)故障須納入故障統(tǒng)計(jì)。在汽車(chē)磨合行駛最后1000km時(shí)測(cè)量機(jī)油消耗量。

2）發(fā)動(dòng)機(jī)性能初試

按規(guī)定對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行總功率測(cè)試，在整個(gè)耐久性試驗(yàn)過(guò)程中如發(fā)動(dòng)機(jī)大修，則在發(fā)動(dòng)機(jī)大修前、后均要按照上述的規(guī)定各測(cè)量一次總功率。

3）主要零部件初次精密測(cè)量

拆解汽車(chē)各總成、零部件，記錄拆檢情況。需要精密測(cè)量的零部件包括發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、懸架等汽車(chē)主要部件，測(cè)量精度應(yīng)參考零部件制造精度確定。

4）復(fù)裝汽車(chē)后的300km磨合行駛

拆檢后完成精密測(cè)量，重新復(fù)裝汽車(chē)，再次進(jìn)行300km磨合行駛試驗(yàn)，各總成工作性能、工作噪聲、工作溫度等運(yùn)行狀態(tài)符合車(chē)輛技術(shù)文件要求。

5）使用油耗測(cè)量（初測(cè)）

按照制造商規(guī)定的條件和方法，進(jìn)行限定條件下的燃料消耗量測(cè)量。同時(shí)校正車(chē)速表和里程表。

6）汽車(chē)性能初試

進(jìn)行次汽車(chē)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包括動(dòng)力性（最高車(chē)速、最低穩(wěn)定車(chē)速、駕駛性能）、燃料消耗量、制動(dòng)性、噪聲、排放、操縱穩(wěn)定性、平順性及車(chē)身密封性試驗(yàn)。在汽車(chē)耐久性行駛試驗(yàn)中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)大修，則在發(fā)動(dòng)機(jī)大修前、后各做一次動(dòng)力性、噪聲、排放試驗(yàn)。

7）耐久性行駛試驗(yàn)

耐久性行駛試驗(yàn)里程應(yīng)不少于第一次大修里程，試驗(yàn)道路盡可能包括各地區(qū)典型道路，各種道路上的里程分配可參照汽車(chē)常規(guī)可靠性行駛試驗(yàn)里程分配，磨合行駛和其他輔助里程計(jì)入耐久性試驗(yàn)里程。

耐久性行駛試驗(yàn)中故障發(fā)現(xiàn)的途徑有：接車(chē)檢查、停車(chē)檢查、駛中檢查、定期保養(yǎng)檢查、性能測(cè)試、拆車(chē)檢查。

發(fā)生故障應(yīng)立即停車(chē)檢查，原則上要及時(shí)排除故障。如發(fā)生的故障不影響行駛安全及基本功能，且不會(huì)引起誘發(fā)其他故障，可以繼續(xù)試驗(yàn)觀察，直至需要修理時(shí)為止，故障級(jí)別按最嚴(yán)重時(shí)計(jì)，里程按照發(fā)生最嚴(yán)重故障時(shí)的里程進(jìn)行記錄。

8）發(fā)動(dòng)機(jī)性能復(fù)試、油耗復(fù)測(cè)、汽車(chē)性能復(fù)試、零部件精密復(fù)測(cè)

進(jìn)行各類(lèi)性能復(fù)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)與初測(cè)項(xiàng)目方法一致。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)性能復(fù)測(cè)，根據(jù)初復(fù)試結(jié)果，統(tǒng)計(jì)出發(fā)動(dòng)機(jī)性能變化率。對(duì)于主要零件的精密復(fù)測(cè)，應(yīng)統(tǒng)計(jì)出下列說(shuō)明零件磨損特性的參數(shù)，包括零件磨損范圍內(nèi)的極限值、零件最大的圓度偏差變化量、零件最大的圓柱度偏差變化量，以及所有試驗(yàn)車(chē)輛中，相同零部件相同部位的最大磨損極限值和平均值。

3、汽車(chē)耐久性損壞判定

汽車(chē)耐久性損壞判定可以從故障類(lèi)別和維修費(fèi)用兩方面進(jìn)行，其中有一方面的判定指標(biāo)達(dá)成，即可判定汽車(chē)發(fā)生了耐久性損壞。

從故障類(lèi)別上判斷，同一輛汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、駕駛室（車(chē)身）、轉(zhuǎn)向系、變速器、驅(qū)動(dòng)橋、前軸和車(chē)架等總成中總共發(fā)生了兩次致命故障，即判該車(chē)發(fā)生了耐久性損壞；兩輛及以上汽車(chē)在上述總成內(nèi)的同一種總成上發(fā)生致故障，即判定這兩輛以上（包括兩輛）汽車(chē)發(fā)生了耐久性損壞；每輛車(chē)在上述同一總成上發(fā)生了十次嚴(yán)重故障折算為該車(chē)的一次致命故障。整車(chē)動(dòng)力性降低25%，燃料消耗量增加30% 均判為致命故障。

從汽車(chē)維修費(fèi)用上判斷，汽車(chē)維修和保養(yǎng)費(fèi)用達(dá)到了汽車(chē)出廠價(jià)格的80%，即判該車(chē)發(fā)生了耐久性損壞；汽車(chē)維修和保養(yǎng)的工時(shí)費(fèi)、設(shè)備費(fèi)用參照汽車(chē)保修規(guī)范中有關(guān)規(guī)定處理，材料費(fèi)應(yīng)括更換的配件費(fèi)用和輪胎費(fèi)用，不包括燃料費(fèi)。

4、汽車(chē)喪失耐久性的條件和汽車(chē)耐久度

汽車(chē)耐久度是根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)汽車(chē)耐久性作出置信區(qū)下限的推斷。

當(dāng)汽車(chē)試驗(yàn)里程超過(guò)第一次大修里程，還沒(méi)有發(fā)生耐久性損壞時(shí)，即汽車(chē)試驗(yàn)進(jìn)行到直至發(fā)生首次耐久性損壞，此刻里程定為 ，且有＞，其余的n-1輛汽車(chē)中每一輛至少要試驗(yàn)到才能終止試驗(yàn)，且未發(fā)生耐久性損壞。在這種情況下，汽車(chē)耐久性偏差范圍的下限為:

汽車(chē)耐久度為：

式中：

當(dāng)汽車(chē)試驗(yàn)在第一次大修里程 之前就有一輛車(chē)或者幾輛車(chē)發(fā)生了耐久性損壞，其余各輛車(chē)至少要試驗(yàn)到或者直至發(fā)生耐久性損壞，此刻的里程假定為，并有≥，才能終止試驗(yàn)。在這種情況下，則：

耐久性偏差范圍的下限為：

當(dāng)≤（）時(shí)，使 則汽車(chē)耐久度為：

當(dāng)＞（）時(shí)，使 沒(méi)有限制范圍。

式中：

四、CAE耐久分析技術(shù)的發(fā)展

運(yùn)用現(xiàn)代CAE技術(shù)搭建一個(gè)整車(chē)結(jié)構(gòu)的混合多體動(dòng)力學(xué)理論模型，把一些典型工況和路面特征作為輸入載荷施加到虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕?，結(jié)合各種材料的疲勞數(shù)據(jù)得到相應(yīng)零部件理論疲勞損傷值，預(yù)測(cè)其疲勞壽命。典型工況和路面特征可以通過(guò)采用試驗(yàn)場(chǎng)道路路譜的方式獲得。路譜數(shù)據(jù)的提供作用于仿真計(jì)算所需的載荷，驗(yàn)證計(jì)算模型的準(zhǔn)確性，分析計(jì)算結(jié)果的有效性。

近年來(lái)，CAE耐久分析技術(shù)的發(fā)展逐步應(yīng)用到汽車(chē)開(kāi)發(fā)中，由于其不需要制造物理樣車(chē)，試驗(yàn)周期短，成本低，可以在設(shè)計(jì)初期發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，并能為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供指導(dǎo)，經(jīng)過(guò)多年試驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)積累，虛擬耐久性分析技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，越來(lái)越接近室內(nèi)臺(tái)架耐久性試驗(yàn)的結(jié)果，是各大汽車(chē)企業(yè)致力于發(fā)展的重要方向。