基于虛擬模型的汽車電子可靠性及耐久性測試

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基于虛擬模型的汽車電子可靠性及耐久性測試

針對質(zhì)量、可靠性、耐久性和車輛電氣/電子（E/E）系統(tǒng)的安全，傳統(tǒng)上要進行反復(fù)的設(shè)計→試制→試驗→修正周期試驗，并經(jīng)過可靠性和耐久性增長測試。每輪驗證的新產(chǎn)品開發(fā)計劃需要12～16周或以上的加速壽命試驗（ALT）。其面臨的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）汽車越來越多的E/E模塊，增加了供應(yīng)商的預(yù)算負擔。

（2）電動汽車尺寸及質(zhì)量大的動力模塊，導(dǎo)致測試的加速因子較低，每個測試周期延長到5～6個月。

（3）達到疲勞極限產(chǎn)生的故障往往發(fā)生在壽命試驗后期，因此需要進行根本原因調(diào)查和解決問題。建立新的原型零件模型，然后重復(fù)測試以驗證存在的問題，但這嚴重延長了計劃周期和增加了預(yù)算。

為了應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，汽車制造商和E/E供應(yīng)商正在進行耐久性模擬，并采取應(yīng)用計算機輔助工程（CAE）環(huán)境進行可靠性評估的解決方案。何時失效的可能性被轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)模型并集成到CAE模擬耐久性和可靠性的評估工具，其可確定一個設(shè)備的生命周期。

進行CAE物理建模，結(jié)合失效機理的模型和使用的環(huán)境條件，對電子模塊的虛擬模型進行耐久性仿真和動態(tài)應(yīng)力分析，以識別故障執(zhí)行敏感性和計算行為的可靠性。通過CAE發(fā)現(xiàn)問題，從而迅速采取措施降低成本，且不會影響項目計劃。采用PoF/RP分析（如有限元分析FEA）方法早已被應(yīng)用于應(yīng)力對強度干涉分析，這種方法能以更快的速度和更低的價格用于創(chuàng)建高度可靠、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。但是由于這種方法需要花費大量的時間和極高的建立汽車電子模塊所需要的專業(yè)知識水平，因而限制了其應(yīng)用。現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出CAE應(yīng)用程序，并且能夠完成自動失效可能性分析和允許非CAE專家進行專家級評估。PoF應(yīng)用程序分析軟件是用于E/E的例子。

James G. McLeish et al. SAE 2014-01-0233.

編譯：李雪