道路載荷譜介紹（一）：背景介紹

本文首發於公眾號《模態空間》。

筆者前段時間對《常見疲勞試驗》進行了簡介，針對重型車輛主要有承載式和非承載式的結構疲勞試驗，時域&頻域振動疲勞試驗。傳動系統有變速箱的疲勞試驗，車橋的疲勞試驗和傳動軸軸體&萬向節疲勞試驗，軸承的疲勞試驗等。疲勞試驗需要試驗人員有濃厚的興趣兼具深刻的疲勞理論才能真正做好疲勞試驗，非常重要的一點是疲勞試驗不是按照某些標準去操作設備，而是要求試驗人員至少必須具備熟練的試驗設備操作能力，熟悉試驗系統硬體的各個模塊和軟體的各項功能設置。

這裡只從運行疲勞試驗這個層面去講述這個問題。首先介紹一下很多車輛公司關於試驗部門產品疲勞相關的職能劃分。很多企業的試驗部門關於產品疲勞試驗功能是這樣去進行劃分的：載荷測試組，疲勞試驗組和CAE分析組。

載荷測試組進行載荷譜採集，然後分析處理，給疲勞試驗組和CAE分析組提供輸入，當然CAE分析組會提供信息指導載荷譜採集等。這樣的好處是三個組分擔的工作比較均衡，有的公司也是這樣分的，但是載荷測試組做的工作僅僅是按照測試要求去採集原始載荷譜，僅做採集工作，然後疲勞試驗組去做相應的分析，處理與載荷計算，計算台架試驗的輸入和CAE分析輸入。還有的公司是只有疲勞試驗組和CAE分析組，這就要求疲勞試驗組不僅會載荷譜的採集分析處理計算，還會轉換到台架輸入，運行整個實驗台架。有極少數的公司關於產品疲勞相關的只有一個組，這個組裡的員工什麼都干，久而久之會將整個疲勞相關的來龍去脈全部搞清楚了，在這樣的架構下工作是最鍛煉人的。

在介紹載荷譜之前要先介紹一下疲勞試驗標準的問題，因為很多企業總是按照某些標準做試驗，這樣他們就很少考慮載荷譜的事情了，也有一些企業提出強大的載荷譜採集的目標去和用戶實際使用情況掛鉤，但由於投資巨大最後都不了了之。針對承載式結構疲勞試驗和振動疲勞試驗，我曾經拜訪了很多知名的第三方試驗室和很多企業對外開放的試驗室，試驗主管幾乎全是按照某些標準去做試驗。當然他們只是被要求怎樣做試驗，他們做的只是按照客戶（公司內部試驗申請提出者或者是外部外委試驗的人員）提的要求去完成這個任務。

當然了，做的比較好的有些工作人員會誠摯與客戶溝通，推薦更高級的試驗方法從而與客戶進行互動，但是這個客戶（外部的）聯繫人得是真的很懂試驗，大部分人從來是按照標準辦事，從不考慮創新從而會拒絕互動。少部分有創新衝動的員工怕承擔責任不敢突破創新，因為改革者總是要受到質疑的。尤其是頻域振動疲勞試驗這塊，幾乎所有的公司全部按照標準去做試驗，國內只有極少數的公司是通過載荷譜計算電磁振動台的輸入，但又是停留在膚淺的程度上。

我們做疲勞試驗的目的是什麼？不是簡單地完成領導安排的試驗任務，我們是驗證這個產品能否通過設計的壽命和失效率要求，當然這也要求提試驗申請的人改變傳統的提試驗申請方式（驗證能否滿足哪項標準要求），不要再這樣提試驗要求了，要提前很長的時間與試驗人員有一個良好的互動，提出想驗證這個產品能否通過用戶多少萬公里多少失效率的要求，這才是理想的提試驗申請的方式。

一個公司的產品必須設計到這種程度才能實現利益最大化，你的產品用戶使用很長很長的時間一直不壞，當然對用戶是好事，但是對企業來說成本很高。產品設計的強度不要太強也不要太弱，這就要求公司的領導層規劃這個產品時提出來我們的產品設計目標是多少萬公里多少失效率。當然很多公司是提不出來這種設計要求的或者從來沒考慮過這種設計要求的提法，或者剛剛開始考慮這種要求的提法，但是這是一種主流的設計要求提法趨勢。

到現在為止，試驗部門拿到了即將要驗證的設計要求，這時候如果按照某些標準來做這個試驗的話就顯得敷衍了事，這時載荷譜的採集才應運而生。如果從零部件和整機關係的角度考慮這個載荷譜工作，這時這個載荷譜工作可以做的很大，也可以把這個載荷譜工作做的很小。例如我們進行一個變速箱的載荷譜採集工作，是不是需要與其它部門溝通，順便把結構件的，甚至電氣件的的全車載荷譜一起採集了。

載荷譜的工作考慮的第一個問題不是該在什麼地方放應變片還是加速度感測器的問題，也不是多少通道的問題。

第一個要考慮的問題是調研考慮用戶是怎麼使用我們的產品的，有哪些工況等信息，每種工況大概的比例；

第二個要考慮的問題是有些用戶用的猛烈，有些用戶用的輕柔些，產品的設計要去覆蓋所有的用戶使用呢，還是部分用戶使用，還是大部分用戶使用，有個別用戶使用產品特別猛烈（例如有些給別人打工開車不管什麼路況直接猛開），這樣的話這個產品短時間內可能潛在失效，這時候需要試驗部門人員同產品設計人員和項目負責人員共同去制定我們的產品到底覆蓋多少使用用戶，假設定出覆蓋99%駕駛程度用戶使用；

第三個問題是確定感測器安裝位置和測點通道，根據載荷譜的大小確定是否多部門溝通；

第四個問題是相關標定及感測器檢查，確保每一個通道的數據都是對的，這個採集系統是否能離線進行長時間採集；

第五個問題是選取用戶進行實際採集的工作，只要發動機處於點火狀態，採集系統就得正常採集著，無論用戶是不是將車怠速著或者沒熄火臨時干一下其它事，這時候最好要求有一個試驗人員全程記錄信息，儘管可能有一個攝像頭的通道採集著。當然了，用戶的選取工作應該放在前邊第二個問題里考慮。

如上是筆者根據自己的思路去寫的，由於時間限制，本次介紹載荷譜（背景介紹）暫時寫到這裡，後續會介紹載荷譜（二）：用戶載荷與試車場載荷的關聯，還有載荷譜（三）：常見載荷譜的計算；載荷譜（四）：通過載荷譜對常見台架載入的制定；載荷譜（五）：失效率要求如何驗證等，敬請期待。

作者介紹

高超：來自某車輛企業，常年深耕各類疲勞試驗和振動雜訊試驗，尤其疲勞試驗更甚。

擴展閱讀：

1.常見各類疲勞試驗簡介

2.汽車廠是怎樣做疲勞耐久性試驗的？

3.道路載荷譜介紹（一）：背景介紹

4.載荷譜（二）：用戶載荷與試車場載荷的關聯

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