摘要：分析金属零部件疲劳损坏的根本原因，将相同的汽车零部件的台架与实际道路疲劳损伤值进行比较，找出关键影响因素，便可制定台架耐久测试的标准。在保证一定的疲劳损伤谱的同时，借助算法的优化来对试验程序进行优化，从而让试验周期得到最大限度的缩短。本文将以道路模拟台为例，探讨汽车车身耐久试验标准的大致过程。
关键词：金属疲劳损坏；相对疲劳损伤谱；台架试验；台架耐久试验标准
引言：
零部件不但对车的质量产生重要影响，同时也将对车辆的使用寿命产生直接影响，整车的安全性能和环保要求也会受到影响。因此，主机厂在生产出零部件的时候，非常有必要对所生产的零部件进行试验，从而保证产品的安全性和可靠性。但是，由于零部件是在整车上应用的，所以进行零部件验证试验时，需要在零部件台架试验过程中考虑到对整个零部件系统进行验证。
一、汽车零部件耐久试验的简略的叙述
一般而言，新车型在上市之前，其系统和零部件的质量还需要进行一定的验证，因此，各种测试手段对新车型的零部件和系统的测试保证了其优良质量。在测试过程中，要尤为重视对其进行的疲劳耐久试验。对于零部件耐久试验的开展来说，现在国内主要针对两个方面：道路试验和台架耐久试验。对于道路试验来说，指的是让一些仍在研发的汽车根据标准工况在道路试验场完成固定里程数的实车试验，当试验结束之后，再对汽车的状态进行检查，判断其是否符合汽车设计的要求；而台架耐久试验是根据实车情况通过一定的设备和工装固定待测零部件或者系统，按照耐久试验的标准的要求对其进行相应强度、频率和一定次数的测试，在完成测试之后，被测零部件也要进行相应的检测，从而得出结果，判断其是否满足设计的要求。从上述内容可以看出，试验标准在汽车零部件的耐久试验中产生着不可忽视的影响。试验标准按照与客户使用寿命一致的要求制定，因此，试验标准必须要严格制定，才能够取得良好的测试效果，满足客户的需求。当下国内汽车市场内的各企业大多都制定了属于自己的耐久试验标准，各有所长，各有自己的特点[1]。
二、汽车零部件的耐久试验基本的和普遍的规律
机械工程领域经常出现金属材料耐久疲劳损坏，这一现象可以用汽车零部件的疲劳损坏和耐久试验的基本内涵来解释。目前机械工程领域出现的这种情况已经成为一种较常见的物理现象，汽车零部件的损坏的特点是：低于静强度极限的交变应力长时间作用于一材料，使得材料产生不同种类的内部变化，例如孔洞、微裂纹和滑移等变化，这种变化会慢慢地变成宏观的裂纹，最终因裂纹扩大导致结构遭到损坏。
因为金属的特殊属性，使得其在循环应力或应变的作用下容易损伤，而汽车零部件大多数由金属材料构成，循环应力或应变作用使得其发生局部永久性累积损伤，在多次冲击过后产生裂纹或突然发生断裂。而这一类的损坏是可以发现其中的规律的，零部件受到的应力幅值、平均力大小和循环的次数是导致其发生疲劳损坏的重要影响因素，分析所出现的损坏规律，能够使实验室台架在模拟用户可能出现的损坏情况的试验中取得更加良好的效果。在金属零部件的台架耐久试验中，还要注意利用好此原理的反推，思考假如发生了相同的疲劳损伤，要给零部件加载什么类型的应力波曲线。
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若有一段道路的损伤值，则可以在实验室中模拟用户实际道路中零部件发生的损伤状态，再将同一零部件实验室台架上的损伤值和实际道路中所产生的损伤值进行一个比较，根据Minter线性累加原则便可以判断台架是否可以达到要求的良好的测试效果[2]。
一般某段应力波下的疲劳损伤值通常采用两种方法，目前雨流计数法在疲劳设计和疲劳试验中应用地最为广泛，这种计数法是对随机信号进行计数。计数结果在峰值计数法和变程计数法之间，提供的数据较符合实际。
根据零部件疲劳损坏的三条原理，不难得出零部件最终发生损坏是疲劳损伤不断累积所导致，量化和计算这种疲劳损伤的损伤值，再根据损伤的线性累积原则，便可实现不同测试手段之间损伤值的转换，经过计算和对比不同测试手段对同一零部件的损伤值大小，便可以得出测试效果的等价性。
三、道路模拟试验台白车身耐久试验条件的判断
从上述内容中不难得出，要得到道路模拟试验台针对白车身的耐久试验标准，要利用一些实际使用过多年的白车身零部件的疲劳损伤值和试验台进行对比。如果要得到具体的实际道路对白车身的疲劳损伤值，便要收集实际道路的路谱，同时进行相应地计算[3]。路谱将时间当作坐标轴的应力曲线波，在一定的频率和振幅范围内，能够将实际路面的状况呈现出来，并且能够呈现某段路面的不平度信息，借助此信息可以计算出此段路谱中对应的零部件的损伤值。
大多数用户的行驶里程会有三种类型：高速公路、郊区、市区。因为每个城市的这三类路面路谱状况都有或多或少的不同，通过对其不同进行一定地分析计算，可以得到一公里路面对悬架系统的零部件的损伤值，通过线性累积，即可计算出整体的损伤值[4]。
以白车台架耐久试验标准为例。对收集好的路谱进行分析对比，得出白车零部件在实际道路和台架试验之间的损伤值的差异。在完成试验之后，根据试验经验对得到的数据进行计算和分析，可以得出道路模拟试验台和和实际道路损伤值在一定程度上具有等效性。
四、结束语
疲劳损伤的积累是造成金属材料疲劳破坏的根本影响因素，由峰值计数法和雨流计数法可知，金属零部件的疲劳破坏程度能够量化、计算和线性累积。台架耐久测试的试验标准应当尽可能地与用户的实际使用情况相类似，尽可能与道路试验取得一样的测试效果，因此，符合要求的台架耐久试验标准可以借助同类的零部件的疲劳损伤值作为参照，让台架耐久测试可以取得与实际道路的疲劳耐久相似的效果。
参考文献
[1]陈宇, 申娟. 某乘用车前悬摆臂多工况道路载荷谱采集技术研究[J]. 汽车零部件, 2016(8):7-9.
[2]张鹏, 张志超, 郭松. 基于HORIBA台架的发动机运行边界条件对其性能影响的试验研究[J]. 汽车零部件, 2016(4):29-32.
[3]郑松林, 周亚捷, 冯金芝, et al. 一种新的考虑伪损伤保留的道路载荷模拟试验加速方法[J]. 机械强度, 2017(02):175-181.
[4]谭伟, 米林, 田铁, et al. 内燃机镁、铝合金铸件的振动响应和减振性能的试验研究[J]. 重庆理工大学学报, 2016, 30(6):6-12.
论文作者:张强 刘斌
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年9月上
论文发表时间:2019/5/9
标签：耐久论文; 损伤论文; 台架论文; 零部件论文; 疲劳论文; 道路论文; 测试论文; 《新材料.新装饰》2018年9月上论文;