【技研】汽车耐久性能开发方法简介

汽车的耐久性是指其“保持质量和功能的使用时间”，一般汽车企业对整车耐久性的要求都是XX年或XX万公里，为了达到整车的耐久性，就需要整车、系统、子系统和零件分别满足各自的耐久性要求。

 在车辆开发领域，耐久性、疲劳、寿命和可靠性这几个概念常常混为一谈，其实他们是有联系又有区别的。

 疲劳是指试件或构件材料在交变应力与交变应变的作用下，裂纹萌生、扩展，直到小片脱落或断裂的过程称为疲劳。汽车在行驶时不断受到来自路面不平而引起的路面冲击载荷，同时还受到转向侧向力、驱动力和制动力的作用。这些力一般都随着时间发生变化。另外，汽车发动机本身也是一个振动源。因此，汽车在行驶过程中处于一个相当复杂的振动环境中，其各个零部件一般都会受到随着时间发生的应力、应变的作用。经过一定的工作时间，一些零部件就会发生疲劳损坏，出现裂纹或断裂。据统计，汽车90%以上的零部件损坏都属于疲劳损坏。

 汽车及其零部件的失效寿命是个随机变量，具有统计性质，一般而言，符合2参数威布尔分布，或者高斯分布。一般采用B10寿命来评估汽车及其零部件的寿命，即要求汽车零部件达到这个寿命时发生失效的概率为10％，或者说可靠度为90％。目前，轿车的设计寿命一般是16万公里。很多汽车零部件的设计寿命（B10寿命）就是16万公里。也可以这样理解，一大批汽车零部件中，达到设计寿命（B10寿命）时要求有90%的产品还能够正常工作。所以现代可靠性的概念已经包括了汽车耐久性的概念。

 可靠性是指产品在规定条件和规定时间内产品可能完成规定功能（可靠的/存活），可能完不成规定功能（不可靠的/失效）。因此，可靠度是产品在规定条件，规定时间内，完成规定功能的概率。

 为了使汽车产品具有需要的工作寿命和可靠性，行业内已经广泛采用了一套设计、分析和试验的流程。首先，通过试验测量产品载荷、载荷历程数据，并且提供给设计工程师，设计工程师据此确定产品的形状和尺寸。然后，对产品进行结构分析、疲劳耐久寿命预测和改进设计。最后，再进行试验，以检验疲劳寿命预计的正确性，并且确保产品具有需要的工作寿命和可靠度。

耐久性能开发流程与整车开发流程同步，可以从项目方案到量产车问题整改的全过程介入，其中包括载荷采集、载荷分解、CAE分析优化、试验验证4项主要工作，通过4项闭环工作的实施，可以提供整套的解决方案，并保证项目质量。

 下面我们来看看汽车行业耐久性能开发具有代表性的流程。拿汽研院举例。

 汽研院的乘用车耐久性能开发解决方案主要包括5个方面的内容：载荷谱采集、几何谱采集、整车性能CAE仿真、用户/试验场关联和台架试验设计及对标。