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GB/T 28046.3-2011

标准搜索结果: 'GB/T 28046.3-2011'
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GB/T 28046.3-2011 英文版 150 购买 3分钟内自动发货[PDF],有增值税发票。 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第3部分:机械负荷 有效

   
基本信息
标准编号 GB/T 28046.3-2011 (GB/T28046.3-2011)
中文名称 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第3部分:机械负荷
英文名称 Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 3: Mechanical loads
行业 国家标准 (推荐)
中标分类 T36
国际标准分类 43.040.10
字数估计 35,310
发布日期 2011-10-31
实施日期 2012-02-01
引用标准 GB/T 2423.6; GB/T 2423.8; GB/T 2423.10; GB/T 2423.22; GB/T 2423.56; GB/T 2423.58; GB/T 28046.1; GB/T 28046.4
采用标准 ISO 16750-3-2007, MOD
起草单位 上海市质量监督检验技术研究院、中国汽车技术研究中心、北京中元公司、长沙汽车电器研究所、深圳市航盛电子股份有限公司、东风商用车技术中心、苏州泰思特电子科技有限公司、上海科世达华阳汽车电器有限公司、郑州跃博汽车电器有限公司
归口单位 全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC 114)
标准依据 国家标准批准发布公告2011年第15号
提出机构 国家发展和改革委员会
发布机构 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会
范围 本部分描述了安装在车辆上/内特定位置的系统/组件可能的机械环境负荷, 且规定了试脸及要求。本部分适用于汽车电气电子系统/组件。

GB/T 28046.3-2011
Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 3: Mechanical loads
ICS 43.040.10
T36
中华人民共和国国家标准
道路车辆 电气及电子设备的环境条件
和试验 第3部分:机械负荷
(ISO 16750-3:2007,MOD)
2011-10-31发布
2012-02-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅰ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 试验和要求 1
5 机械负荷代码字母 18
附录A(资料性附录) 振动试验曲线建立指南 20
附录B(资料性附录) 按设备安装位置推荐的机械要求 30
前言
GB/T 28046《道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验》包括五个部分:
---第1部分:一般规定;
---第2部分:电气负荷;
---第3部分:机械负荷;
---第4部分:气候负荷;
---第5部分:化学负荷。
本部分为GB/T 28046的第3部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分使用重新起草法修改采用ISO 16750-3:2007《道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试
验 第3部分:机械负荷》进行制定。
本部分与ISO 16750-3:2007的技术性差异及原因如下:
---因原标准中第6章的说明没有指导意义,本部分予以删除;
---为保持上下文和理解的统一,4.5补充一句:试验和要求由供需双方协商;
---原文图1的-40和表1的-40属于原文的明显错误,为保持系列标准的相互对应和协调关
系,将图1的-40删除,将表1的-40替换为Tmin。同时给表1的Tmin补加了角注:Tmin见
GB/T 28046.4;
---原文4.1.2.9.2试验,未给出采用的试验标准。参照其他试验方法,补加了采用GB/T 2423.10
进行试验。
本部分相对ISO 16750-3:2007编辑性修改如下:
---删除国际标准的前言。
本部分由国家发展和改革委员会提出。
本部分由全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC114)归口。
本部分起草单位:上海市质量监督检验技术研究院、中国汽车技术研究中心、北京中元公司、长沙汽
车电器研究所、深圳市航盛电子股份有限公司、东风商用车技术中心、苏州泰思特电子科技有限公司、上
海科世达华阳汽车电器有限公司、郑州跃博汽车电器有限公司。
本部分起草人:卢兆明、许秀香、张越、胡梦蛟、汪锡斌、何玉军、孙成明、高志彪、张勇英。
道路车辆 电气及电子设备的环境条件
和试验 第3部分:机械负荷
1 范围
本部分描述了安装在车辆上/内特定位置的系统/组件可能的机械环境负荷,且规定了试验及要求。
本部分适用于汽车电气电子系统/组件。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2423.6 电工电子产品环境试验 第二部分:试验方法 试验Eb和导则:碰撞(GB/T 2423.6-
1995,IEC 60068-2-29:1987,IDT)
GB/T 2423.8 电工电子产品环境试验 第二部分:试验方法 试验Ed:自由跌落(GB/T 2423.8-
1995,IEC 60068-2-32:1995,IDT)
GB/T 2423.10 电工电子产品环境试验 第 2 部分:试验方法 试验 Fc:振动(正弦)
(GB/T 2423.10-2008,IEC 60068-2-6:1995,IDT)
GB/T 2423.22 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验N:温度变化(GB/T 2423.22-
2002,IEC 60068-2-14:1984,IDT)
GB/T 2423.56 电工电子产品环境试验 第2部分 试验方法 试验Fh:宽带随机振动(数字控
制)和导则(GB/T 2423.56-2006,IEC 60068-2-64:1993,IDT)
GB/T 2423.58 电工电子产品环境试验 第2-80部分:试验方法 试验Fi:振动 混合模式
(GB/T 2423.58-2008,IEC 60068-2-80:2005,IDT)
GB/T 28046.1 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第1部分:一般规定
(GB/T 28046.1-2011,ISO 16750-1:2006,MOD)
GB/T 28046.4 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第4部分:气候负荷
(GB/T 28046.4-2011,ISO 16750-4:2006,MOD)
3 术语和定义
GB/T 28046.1 给出的术语和定义适用于本文件。
4 试验和要求
4.1 振动
4.1.1 一般规定
按电气和电子设备在车上应用情况规定了不同振动严酷度的试验方法。车辆生产商和供应商可根
据特定的安装位置选择试验方法、环境温度和振动参数。
规定的量级用于直接安装在所定义的位置。使用支架安装会提高或降低负荷,如果受试装置
(DUT)在车上使用支架,在振动和机械冲击试验时应带支架进行。
对DUT进行振动试验时应将样品安装在振动台面上,将安装方法记录在报告中。正弦振动和正
弦加随机的正弦部分扫频速率为0.5oct/min。推荐的振动试验用于避免在使用过程中因疲劳引起的
失效和损坏,本部分不包括特殊的磨损试验要求。
在规定频率范围外的负荷应单独考虑。
注:对大而重的DUT,因刚性安装和动态响应,按本部分进行的振动试验负荷的偏差可能导致在振动台上的激励
不同于实车,用平均控制方法可以将偏差最小化(见附录A)。
经协商可按GB/T 2423.56采用加权平均值控制方法。
DUT在振动试验期间的温度循环按GB/T 2423.22,并按图1通电运行。经协商可在恒温条件下
进行试验。
如图1所示在整个装置达到Tmin后使DUT通电运行,用尽可能短的时间检查装置的功能(使DUT
的自产热量最小),DUT的附加通电运行在循环的第210min和第410min间进行。
对试验箱不允许进行辅助烘干。
车辆振动应力可能在最低温度或最高温度下出现,在试验中应模拟机械应力和温度变化应力同时
作用,失效机理为:例如系统/组件的塑料件经高温变软且不能承受加速度。
图1 振动试验温度曲线
表1 振动试验温度与时间的对应关系
4.1.2 试验
4.1.2.1 试验Ⅰ---乘用车发动机
4.1.2.1.1 目的
检验DUT因受振动导致的失效和损坏。
活塞发动机的振动可以分为两种类型:
---由气缸不平衡质量作用于连杆上产生的正弦振动;
---由发动机其他振动源产生的随机噪声,如阀门的关闭。
本试验引起的主要失效是由疲劳造成的损坏,路面粗糙产生的影响在10Hz~100Hz的最低
频段。
注:发动机悬架系统可有效隔离冲击影响。对安装在发动机上的部件,路面产生的冲击通常可以忽略。
下述条款(4.1.2.1.2~4.1.2.1.3)中规定的试验描述适用于四冲程往复发动机。
建议采用GB/T 2423.58规定的混合振动试验替代上述试验。
4.1.2.1.2 试验
4.1.2.1.2.1 正弦振动
按GB/T 2423.10进行试验,不同于GB/T 2423.10的是扫频速率不大于0.5oct/min。DUT每个
轴向的试验持续时间为22h,加速度幅值和频率按图2和表2规定。
注:试验持续时间基于附录A中A.4,当试验结束时(2.75温度循环),试验箱的温度高于室温。
使用图2和表2中曲线1的DUT装在五缸或少于五缸的发动机上。
使用图2和表2中曲线2的DUT装在六缸或多于六缸的发动机上。
两条曲线组合可以覆盖所有类型的发动机。
4.1.2.1.2.2 随机振动
按GB/T 2423.56进行试验,DUT每个轴向的试验持续时间为22h。
注:试验持续时间基于附录A中A.4,当试验结束时(2.75温度循环),试验箱的温度高于室温。
加速度均方根(r.m.s.)值应为181m/s2。加速度功率谱密度(PSD)与频率见图3和表3所示。
注:在正弦振动频率范围内PSD值(随机振动)被降低。
4.1.2.1.3 要求
不允许出现损坏。在GB/T 28046.1定义的工作模式3.2下达到功能状态A,其他工作模式下达
到功能状态C。
4.1.2.2 试验Ⅱ---乘用车变速器
4.1.2.2.1 目的
检验DUT因受振动导致的故障和损坏。
变速器的振动可以分为两种类型:由不平衡质量产生的频率范围在100Hz~440Hz的正弦振动和
由齿轮摩擦产生的振动及其他随机振源。本试验引起的主要失效是由疲劳造成的损坏,路面粗糙产生
的影响在10Hz~100Hz的最低频段。
下述条款中规定的试验描述用于变速器振动产生的负荷,换挡引起的机械冲击应单独考虑。
建议采用GB/T 2423.58规定的混合振动试验替代上述试验。
4.1.2.2.2 试验
4.1.2.2.2.1 正弦振动
按GB/T 2423.10进行试验,不同于GB/T 2423.10的是扫频速率不大于0.5oct/min。DUT每个
轴向的试验持续时间为22h。
注:试验持续时间基于附录A中A.4,当试验结束时(2.75温度循环),试验箱的温度高于室温。
加速度幅值和频率按图4和表4规定。
4.1.2.2.2.2 随机振动
按GB/T 2423.56进行试验,DUT每个轴向的试验持续时间为22h,加速度均方根(r.m.s.)值应
为96.6m/s2。
注:在正弦振动试验的频率范围内,PSD值(随机振动)被降低。
PSD与频率按图5和表5规定。
4.1.2.2.3 要求
不允许出现损坏。在GB/T 28046.1定义的工作模式3.2下达到功能状态A,其他工作模式下达
到功能状态C。
4.1.2.3试验Ⅲ---乘用车柔性气室
4.1.2.3.1 目的
检验DUT因受振动导致的失效和损坏。
本试验适用于非刚性地安装在柔性气室上的设备。此位置的振动主要是由入口气体的颤动引起的
正弦振动。本试验引起的主要失效是由疲劳造成的损坏。
4.1.2.3.2 试验
按GB/T 2423.10进行试验,不同于GB/T 2423.10的是扫频速率不大于0.5oct/min。DUT每个
轴向的试验持续22h。
注:试验持续时间基于附录A中A.4,当试验结束时(2.75温度循环),试验箱的温度高于室温。
加速度幅值和频率按图6和表6规定。
4.1.2.3.3 要求
不允许出现损坏。在GB/T 28046.1定义的工作模式3.2下达到功能状态A,其他工作模式下达
到功能状态C。
4.1.2.4 试验Ⅳ---乘用车弹性体(车身)
4.1.2.4.1 目的
检验DUT因受振动导致的失效和损坏。
车身的振动是由在粗糙路面行驶引起的随机振动。本试验引起的主要失效是由疲劳造成的损坏。
4.1.2.4.2 试验
按GB/T 2423.56进行随机振动试验,DUT每个轴向的试验持续8h,加速度均方根(r.m.s.)值应
为27.8m/s2。PSD与频率按图7和表7规定。
注:试验持续时间基于附录A中A.5。
4.1.2.4.3 要求
不允许出现损坏。在GB/T 28046.1定义的工作模式3.2下达到功能状态A,其他工作模式下达
到功能状态C。
4.1.2.5 试验Ⅴ---乘用车非弹性体(车轮,车轮悬挂)
4.1.2.5.1 目的
检验DUT因受振动导致的失效和损坏。
非弹性体的振动是在粗糙路面行驶引起的随机振动。本试验引起的主要失效是由疲劳造成的
损坏。
本试验没有包括频率低于20Hz的负荷。实际上大振幅可能发生在低于20Hz频率段,在此频率
范围对DUT作用的负荷应单独考虑。
4.1.2.5.2 试验
按GB/T 2423.56进行随机振动试验,DUT每个轴向的试验持续8h,加速度均方根(r.m.s.)值应
为107.3m/s2。PSD与频率见图8和表8所示。
注:试验持续时间基于附录A中A.5。
4.1.2.5.3 要求
不允许出现损坏。在GB/T 28046.1定义的工作模式3.2下达到功能状态A,其他工作模式下达
到功能状态C。
4.1.2.6 试验Ⅵ---商用车发动机、变速器
4.1.2.6.1 目的
检验DUT因受振动导致的失效和损坏。
活塞发动机的振动可以分为两种类型:
---由气缸不平衡质量作用于连杆上产生的正弦振动;
---由发动机其他振动源产生的随机噪声,如阀门的关闭。
因变速器刚性地附于发动机上,安装在变速器上的系统/组件的试验可按本试验进行。本试验引起
的主要失效是由疲劳造成的损坏。
如下试验描述适于由四冲程往复发动机产生的负荷。建议采用GB/T 2423.58规定的混合振动试
验替代上述试验。
如果DUT的固有频率低于30Hz,应对DUT所有关键轴向附加32h的试验。
4.1.2.6.2 试验
4.1.2.6.2.1 正弦振动
按GB/T 2423.10进行试验,不同于GB/T 2423.10的是扫频速率不大于0.5oct/min。DUT每个
轴向的试验持续94h(约20h/oct)。加速度幅值和频率按图9和表9规定。
4.1.2.6.2.2 随机振动
按GB/T 2423.56进行随机振动试验。
试验持续时间为:
---一般情况:DUT每个轴向的试验持续时间为94h(见图10和表10);
---固有频率(fn)低于30Hz时:DUT的每个关键轴向附加32h(见表11)。
注:在正弦振动试验的频率范围内,PSD值(随机振动)被降低。
PSD和频率见图10和表10、表11。
表11 PSD与频率(fn<30Hz的附加试验)
4.1.2.6.3 要求
不应出现损坏。在GB/T 28046.1定义的工作模式3.2下达到功能状态A,其他工作模式下达到
功能状态C。
4.1.2.7 试验Ⅶ---商用车弹性体
4.1.2.7.1 目的
检验DUT因受振动导致的失效和损坏。
弹性体的振动是由在粗糙路面行驶引起的随机振动。本试验引起的主要失效是由疲劳造成的损坏。
4.1.2.7.2 试验
按GB/T 2423.56进行随机振动试验,DUT每个轴向的试验持续时间为32h。PSD与频率按
图11和表12、表13规定。
4.1.2.7.3 要求
不允许出现损坏。在GB/T 28046.1定义的工作模式3.2下达到功能状态A,其他工作模式下达
到功能状态C。
4.1.2.8 试验Ⅷ---商用车分体式驾驶室
4.1.2.8.1 目的
检验DUT因受振动导致的失效和损坏。
商用车分离驾驶室的振动是由在粗糙路面行驶引起的随机振动。本试验引起的主要失效是由疲劳
造成的损坏。
4.1.2.8.2 试验
按GB/T 2423.56进行随机振动试验,DUT每个轴向的试验持续32h。PSD与频率按图12和表14规定。
4.1.2.8.3 要求
不允许出现损坏。在GB/T 28046.1定义的工作模式3.2下达到功能状态A,其他工作模式下达
到功能状态C。
4.1.2.9 试验Ⅸ---商用车非弹性体
4.1.2.9.1 目的
检验DUT因受振动导致的失效和损坏。
非弹性体上的振动是由在粗糙路面行驶引起的振动。本试验引起的主要失效是由疲劳造成的损坏。
4.1.2.9.2 试验
按4.1.2.7试验Ⅶ进行随机振动试验,按如下规定进行正弦振动试验。正弦振动试验按
GB/T 2423.10在室温下进行。
装在车轮和车轮悬挂上的DUT按表15(fn<40Hz)规定的最大加速度幅值及相应频率进行试
验。如果fn大于或等于40Hz,试验按表16进行。
表15 最大加速度和频率(fn<40Hz)
4.1.2.9.3 要求
不允许出现损坏。在GB/T 28046.1定义的工作模式3.2下达到功能状态A,其他工作模式下达
到功能状态C。
4.2 机械冲击
4.2.1 装在门和盖板内/上
4.2.1.1 目的
检验DUT受类似门的冲击导致的失效和损坏。
当门被关闭撞击时出现机械冲击。失效模式为机械损坏(例如门撞击产生的高加速度使电子控制
模块壳内的电容器分离)。
4.2.1.2 试验
按表17选择一种严酷度且按GB/T 2423.6进行试验。采用下列试验参数:
---DUT工作模式:1.2(见GB/T 28046.1);
---冲击脉冲型式:半正弦波。
DUT应固定在冲击试验台上,加速度作用方向与DUT装车使用发生冲击加速度的方向相同。
表17 冲击次数
安装位置
冲击严酷度1
500m/s2,11ms
冲击严酷度2
300m/s2,6ms
驾驶员门,货舱门 13000 100000
乘客门 6000 50000
箱盖,挡板 2400 30000
发动机罩 720 3000
4.2.1.3 要求
功能状态应达到GB/T 28046.1定义的C级。
4.2.2 装在车身和车架刚性点上
4.2.2.1 目的
检验DUT因受车身或车架冲击导致的失效和损坏。
负荷发生在高速驾驶越过路边石头的情况下。失效模式为机械损坏(例如由于高加速度冲击使电
子控制模块壳内的电容器分离)。
4.2.2.2 试验
按GB/T 2423.6,采用下列参数进行试验:
---DUT工作模式:3.2(见GB/T 28046.1);
---冲击脉冲型式:半正弦波;
---加速度:500m/s2;
---持续时间:6ms;
---冲击次数:每个试验方向10次。
冲击试验的加速度方向应与车辆发生冲击实际产生的加速度方向相同。如果实际方向未知,DUT
应在6个方向上进行试验。
4.2.2.3 要求
功能状态应达到GB/T 28046.1定义的A级。
4.2.3 在变速器内/上
4.2.3.1 目的
检验DUT因受换挡冲击导致的失效和损坏,适用于专门装在变速器内/上的DUT。
负荷发生在气动助力换挡操作中。失效模式为机械损坏(例如,由气动助力换挡操作产生的高加速
度冲击使电子控制模块壳内的电容器分离)。
4.2.3.2 试验
按GB/T 2423.6,采用下列参数进行试验:
---DUT工作模式:3.2(见GB/T 28046.1);
---冲击脉冲型式:半正弦波;
---典型最大加速度:商用车为3000m/s2~50000m/s2,乘用车由供需双方协商;
---持续时间:<1ms;
---冲击次数:由供需双方协商;
---温度:由供需双方协商。
对商用车,上述参数主要用于气动助力换挡操作(如果安装了选挡系统,150000次换挡操作是有代
表性的)。
实际冲击应力由变速器的安装位置和设计特点决定,有个别情况是由相应的测量手段决定(推荐取
样频率至少为25kHz)。试验须由生产商和用户合作进行。
试验时冲击加速度应与在车上实际工作时所受的冲击加速度方向一致。如果实际方向未知,DUT
应在所有6个方向上进行试验。
4.2.3.3 要求
功能状态应达到GB/T 28046.1定义的A级。
4.3 自由跌落
4.3.1 目的
检验DUT因自由跌落导致的失效和损坏。
系统/组件在加工处理过程中可能跌落到地面(如在汽车生产线上)。如果跌落后系统/组件有明显
的损坏要被更换,如损坏不明显,就会被装上车,然后按正常的产品要求工作。失效模式为机械损坏(例
如,DUT落到地面产生的高加速度使电子控制模块壳内的电容器分离)。
4.3.2 试验
能耐受跌落冲击而无明显损坏的部件应按GB/T 2423.8进行试验,跌落后会明显损坏的部件(如
前照灯)不予试验。
采用如下参数进行试验:
---DUT数量:3;
---每个DUT跌落次数:2;
---落差:1m自由跌落或按协议高度;
---撞击面:混凝土地面或钢板;
---DUT方向:每个DUT的第1次跌落应在不同的空间轴向,第2次跌落与第1次的空间轴向
相同,但方向相反;
---DUT工作模式:1.1(见GB/T 28046.1);
---温度:由供需双方协商。
跌落试验后目视检查DUT。
4.3.3 要求
不允许有隐性损坏,在不影响 DUT性能的情况下允许外壳有微小损坏,正常性能将在试验后
证实。
功能状态应达到GB/T 28046.1定义的C级。
4.4 外表强度/划痕和耐磨性能
试验和要求由供需双方协商(例如控制部件和钥匙上的标记和商标应保持清晰可见)。
4.5 砂石轰击
检验DUT耐砂石轰击能力(安装在暴露的位置上,如车身的前部和后部)。试验和要求由供需双
方协商。
5 机械负荷代码字母
见表18。
附 录 A
(资料性附录)
振动试验曲线建立指南
A.1 目的
有助于本部分的使用者根据振动测量结果按照可再现的方法建立试验曲线,从而消除误差。
A.2 概述
建立试验曲线的过程应采用所推荐的文件加以描述。
建立试验曲线的过程在表A.1中描述。
A.3 平均控制方法
通常安装在车辆上与安装在振动台面上的DUT的频率响应有所不同。这是由于两种情况下的安
装刚度和动态反馈不同。
为能在实验室中再现振动试验,振动夹具应具有尽可能大的刚度,通常比装车条件大得多。应考虑
到DUT在振动夹具上的各个安装点的运动是同向的,而其在汽车里安装点的运动在特定的频率上可
能不是同向的。这是因振动试验夹具比在车辆上的安装部位有更高的刚度。
此外,在振动试验期间DUT的动态反馈(激励衰减)通过振动控制单元被最小化。
至少对于大/重的DUT在共振状态下,在振动台试验时类似的激励会比在汽车里产生更大的响应
峰值。
为避免过试验,可以采用GB/T 2423.56中相关的平均控制方法。
额外推荐:平均控制信号= (3×激励)+(1×DUT响应)。
表A.1 振动试验曲线建立
术语
文件
车辆描述
推荐的文件/参数
技术数据 (即:功率、最大转速、标称速度、
体积、发动机种类、汽缸数)
注 解
发动机安装 边界条件 测力计和/或道路 满负荷
车身安装
试验场地/试验轨迹描述
路面(即:比利时石块、搓板、减速坎)
驾驶速度
车辆数据采集
采样速率 ≥fmax的2.5倍 Df=1/(fsample×b)
数据块长度,b ≥2k
分辨率 LSB<最大值的0.1% LSB=最小的有效位
滤波技术和方法
在fmax抗混淆滤波衰减率>48dB/oct
高通滤波(ffilter表A.1(续)
术语
文件
车辆描述
推荐的文件/参数
技术数据 (即:功率、最大转速、标称速度、
体积、发动机种类、汽缸数)
注 解
数据分析
峰值保持FFT 峰值保持
参照建立正弦试验或正
弦加随机试验的正弦部分
加窗 对稳态信号(不含瞬态信号)加Hanning窗
对瞬态信号不加窗(峰值因子>6)
关于速度/时间的
r.m.s.
信号特征(信号的
正弦/随机部分)
具有最大r.m.s.值的窗函数计算平均PSD
参照建立随机试验或正
弦加随机试验的随机部分
瀑布图
稳态信号的自相关
试验曲线建立
用于建立试验曲线的
方法与过程
如:描述包括数据压缩(平均或取包络)在
内的所有关键点
用于确定试验持续
时间的方法和过程
说明将试验应力和试验时间用于相关场
合的应力和工作寿命的假设和模型。正如
在 MIL810标准中采用的基于最严酷材料的
M 值。
M 值=S/N曲线的梯度
(应力对应的数字)
发动机上安装的部件 考虑r/min的分布
车身上安装的部件 考虑劣质路面条件的里程数
过程和工程评价
方法的基本原理
试验参数 例如:在4.1.2中的试验
A.4 发动机转速分布
发动机转速(r/min)与振动量级的一般关系,振动量级随着发动机转速的提高而增加(见图A.1和
表A.2)。
疲劳试验中,最大加速度量级需要充分考虑发动机转速的范围。通常的范围在0.9nnominal与nmax之
间。nnominal为发动机最大功率时的转速,nmax为发动机最大安全转速。
评估试验持续时间,应考虑不同的转速分布和车辆寿命。所有可利用的转速分布表明,转速范围从
0.9nnominal到nmax之间一般是不常使用的。
本部分选择三种分布:
a) SAE出版物(可参考SAE2005-01-1071)的转速分布。其中调查了55辆车(70000km,10000
次往返)。
b) 在温度测量期间记录下来的达到很高温度的“最不利情况”的转速分布,这时车辆工作的转速
非常高。
A.5 疲劳计算
A.5.1 乘用车、车身安装(弹性体)示例
验证8h的随机振动试验是否足以覆盖该车寿命期间的应力。
注:测量和计算在一个ECU上进行。目的是给出一个例子,所提供的方法对ECU和车身安装部件均无限制。
A.5.2 步骤
A.5.2.1 在进行道路行驶试验(道路颠簸)的车辆上做振动测量。对ECU进行随机振动试验时,至少
设置2个测量点。一个点在ECU的安装位置(输入或者激励),一个点测量印刷电路板(PCB)的响应。
A.5.2.2 在测量期间通过周期计算方法确定在PCB上的负荷分布(见A.5.5、A.5.6和图A.2)。
A.5.2.3 选择汽车寿命周期和“劣质道路百分数”(二者均为选择的参数)。
A.5.2.4 将下列因子与计数结果相乘计算预期的PCB负荷的分布:
---试验时持续时间/测量次数;
---车辆寿命×劣质道路百分数/车辆上测量时间。
A.5.2.5 这种新的负荷分布用于计算疲劳极限,该计算是基于出现1个损坏:
---Woehler假定和Haibach修正。和
---线性损害累积的Palmgren-Miner假设”(详见A.5.7和图A.3)。
---表A.5所示的疲劳计算简略结果作为应力不同模式对应的负荷循环数(S/N模式)。
A.5.3 结论
A.5.3.1 概述
选择示例的结果显示:8h试验持续时间试验结果的应力(疲劳极限)比车辆5400h道路行驶试验
应力高大约1.7(1.37~2.06)倍。这样的测量和计算已经在许多方面应用了20年以上,结果始终是相
近的,8h的试验持续时间确认是足够的。
A.5.3.2 附加证明
根据野外场地经验,在20多年时间内还没有经历因为振动而引起的失效。选择试验场和劣质的公
共道路测量之间进行比较,证明试验场比劣质的公共道路严酷得多。
选择的参数(6000h的车辆寿命,90%的劣质道路部分)绝对是最坏的情况。通常采用小于劣质道
路50%的部分进行计算。
A.5.4 试验参数
试验参数如下:
---试验设备: 电动振动台;
---安装: ECU牢固地固定在振动台面上;
---控制点: 在振动台面上;
---方向: C,垂直于PCB方向;
---加速度r.m.s.值:33m/s2;
---试验谱: 见表A.3。
表A.3 随机振动试验(示例)参数
频率
Hz
PSDa
(m/s2)2/Hz
10 20
30 20
200 0.5
1000 0.1
a 选择的谱密度与4.1.2.4.2中有些细微的不同,在ECU的共振点上(大约600Hz)差异是可以忽略的。
A.5.5 结果
表A.4显示的试验结果基于下列参数:
---负荷分布通过19.91s的测量,对8h试验的计算。
---负荷分布通过用3.69s在粗糙路面(道路颠簸,50km/h)的测量,对5400h试验的计算(车辆
寿命6000h,粗糙道路占90%)。
表A.4 试验结果
8h随机振动试验 5400h劣质道路行驶
加速度量级ai
m/s2
每个量级周期数ni
加速度量级ai
m/s2
每个量级周期数ni
403.4 6509 129.4 2636719
377.4 9402 112.7 2636719
351.3 18082 104.4 7910156
325.3 43396 96.04 5273438
299.3 104150 87.69 7910156
273.3 203237 79.34 7910156
247.2 434680 70.99 7910156
表A.4(续)
8h随机振动试验 5400h劣质道路行驶
加速度量级 ai
m/s2
每个量级周期数 ni
加速度量级 ai
m/s2
每个量级周期数 ni
221.2 721815 62.64 18457031
195.2 1160835 54.28 10546875
169.2 1595516 45.93 47460938
143.1 2104692 37.58 84375000
117.1 2438116 29.23 152929688
91.09 2606636 20.88 271582031
65.06 2345538 12.53 690820313
表A.5 不同S/N模式疲劳计算的简单结果
S/N 模式疲
劳周期
S/N 模式曲
线的斜率
假设
随机振动试验计算的疲
劳水平(24“S/N 模式”)
m/s2
5400h劣质道路行驶必需
的疲劳水平(24“S/N 模式”)
m/s2
比较
2000000
3.5
Haibach 250 165 OK
Miner 229 133 OK
Haibach 246 144 OK
Miner 236 131 OK
Haibach 252 136 OK
Miner 249 130 OK
Haibach 267 132 OK
Miner 266 130 OK
10000000
3.5
Haibach 173 126 OK
Miner 169 112 OK
Haibach 187 118 OK
Miner 184 112 OK
Haibach 205 116 OK
Miner 203 113 OK
Haibach 229 117 OK
Miner 229 115 OK
50000000
3.5
Haibach 112 91 OK
Miner 112 87 OK
Haibach 137 93 OK
Miner 137 91 OK
Haibach 164 97 OK
Miner 164 96 OK
Haibach 196 102 OK
Miner 196 101 OK
A.5.6 通过时间历史记录的测量确定负荷分布
在2个过零点之间有一个最大值。在每个加速度量级对测量时间内最大值的个数进行计数。这种
计算方法的结果给出各个级别半个周期数,或者说,根据时间历史记录确定负荷分布。
通过每个量级的(试验时间/测量时间)因子获得试验期间的负荷分布,即(8h×3600s/h)/19.9s=1477。
通过每个量级的(汽车寿命×劣质路面的百分数/测量时间)因子获得试验期间的负荷分布,
即(6000h×0.9×3600s/h)/3.69s=5268293。
其中:
X---时间;
Y---量级,m/s2;
a---各振级半周期数。
图A.2 负荷分布的计算方法
A.5.7 疲劳极限的计算
为确定疲劳极限aD,选择S/N 模式。S/N 模式通过斜率k和疲劳数ND 描述。然后选择任意值
为aD 的初始值。
选择S/N 模式,可以计算出对应每个振级ai的失效循环数Ni及相应的循环数ni。
符合Palmgren-Miner假设,在每一振级ai,局部损坏si,由下述公式确定:
si=niNi
整体损坏S,由下述公式确定:
S=∑si
S≥1定义为损坏发生。
任意选择aD 的初始值,损坏(S)将小于1或大于1。反复选择aD,直到有1个 损坏发生,aD 值就被
确定。
没有非常广泛地调查和试验,不可能知道选择的S/N 模式是否实际。因此,覆盖宽范围的S/N 参
数是有意义的。常用的有24种模式(“2种不同的假设”、“4种斜率k”、“3种疲劳极限周期ND”)。
即使其中的一些模式是不实际的,还会有其他的模式。24模式中希望至少有一种模式是贴近实际
的。无论如何,只要对两种情况(车辆和试验)采用同样的模式或者假设,尽管不尽合理,比较的实质不
会产生太大影响,因为在比较中,有些错误的假设会被补偿。
如果所有24个试验获得的aD 值均高于车辆需要值,则该应力是被允许的。所选择示例的负荷分
布和对应S/N 图(1个模式)如表A.6和图A.3所示。
其中:
X---周期数;
Y---加速度量级;
1---斜率,k;
2---Haibach修正斜率2k-1;
3---Palmgren-Miner。
S=∑ niN()i ≤1
图A.3 Palmgren-Miner假设-线性损坏累积S
表A.6 随机振动试验和试验场测量负荷分布的比较
随机振动试验
(8h)
对应S/N 模式曲线图
(2×106,k=5,aD=229m/s2)
车辆测量,颠簸道路
(5400h)
加速度
m/s2
周期数
加速度
m/s2
S/N 周期数
加速度
m/s2
S/N 周期数
403.40 6509 403.4 276718 129.40 2636719
377.40 9402 377.4 349387 112.70 2636719
351.30 18082 351.3 448993 1004.4 7910156
325.30 43396 325.30 587650 96.04 5273438
299.30 104150 299.3 786574 87.69 7910156
273.30 203237 273.3 1081121 79.34 7910156
247.20 434680 247.2 1536185 70.99 7910156
221.20 721815 229.0 2000000 62.64 18457031
195.20 1160835 229.0 1000000000 54.28 10546875
169.20 1595516 - - 45.93 47460938
143.10 2104692 - - 37.58 84375......
   
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