汽车零部件耐久性试验样本数确定及合格判定

汽车零部件耐久性试验样本数确定及合格判定

摘要：本文阐述了汽车零部件耐久性试验样本数的确定方法，同时通过实例简要介绍了威布尔分布在耐久性试验合格性判定上的应用。

关键词：汽车零部件；耐久性试验；样本数；合格判定

Determination of component durabilitytest samples and acceptance

ZHOU Wei

（Liuzhou WulingAutomobile IndustryCo.，Ltd.，LiuzhouGuangxi 545007，China）

Abstract：This paper describes the method of determining automobile parts durability test sample number，and alsobriefly introduces the application of Weibull distribution on test acceptance determinationby an example.

Key words：automobilecomponent ；durabilitytest；test sample ；acceptance

在一些整车企业（特别是合资品牌）给其供应商的零部件试验技术要求中，一般在可靠性部分的要求中都会提出该子系统或零部件应满足在某一置信度条件下可靠度要求是多少。通常，对于子系统的可靠度要求为90%或95%甚至更高，而对零部件的可靠性要求为95%或99%。这种可靠性要求方式通常以RxxCyy 表示，如R95C50表示在置信度为50%的条件下可靠度要求为95%。与此同时，还将给出试验样本数的要求，这些要求均来源于整车企业的内控标准。

1 成功型试验的样本数

所谓成功型试验，就是根据规范要求的试验方法进行试验，当试验次数或寿命通过或达到技术规范中规定的要求及停止试验。根据Bayes 公式：

R=（1-C）1/N

式中：R——可靠度；

C——置信度；

N——试件样本数。

根据该公式，可以算出为满足可靠度为95%，置信度为50%的要求，所需要的样本数为14个。然而在实际新产品开发过程中的零部件和子系统非常昂贵，采用如此多的试件进行耐久性试验是不现实的。因此，需要引入Lipson交换公

式：

（X2/X1）=（N1/N2）1/β

式中：N1——由Bayes公式计算出的样本数；

N2——增加单个试件试验强度（如：循环次数）后的样本数；

X1——按N1样本数进行试验所需的循环次数；

X2——按N2样本数进行试验所需的循环次数；

β——威布尔斜率

以悬架子系统的耐久性试验为例，根据某知名企业的技术导则，悬架子系统β取2，那么根据Lipson交换公式，如果每个试件进行2.2倍的寿命周期试验，那么试件样本数可以减少到3个。

2 耐久性试验的合格判定

众所周知，Weibull分布已早已广泛应用于产品的可靠性试验，但每个公司在此方面的技术导则（GuideLine）不尽相同。下面仍以前面提到的某知名企业悬挂子系统的耐久性试验中可能出现的四种情况为例，简要阐述相应的合格判定方法。

该公司对悬架子系统耐久性试验的要求是3个样件，每个样件进行2.2倍寿命的耐久性试验，要求满足R95C50。为方便计算，在此假设1倍寿命为100万Cycles。同时假设该试验有可能出现的四种结果如表1所示。

试验结果（四种情况）表1

2.1对威布尔斜率计算值的修订

近些年来，随着软件业日新月异的发展，基于Weibull分布的分析软件也层出不穷，例如ReliasoftWeibull++已推出了8.0版本，利用该软件，用户只需将试验数据分成Suspended和Failure两类输入到数据区，同时选择一些工具，就可以很方便的计算出可靠度。但是，该知名企业考虑到实际试验时的样本数相对较少，在多年的实践研究基础上，对威布尔分布斜率β的取值进行了修订，表2摘录了其修订规则的部分内容。

其中：H—Historical Weibull Slop，对悬架系统，H=2；E—Estimate Weibull Slop （现可通过Weibull++软件很方便地计算出此值）。

2.2对四种可能出现的试验结果的合格性判定

2.2.1 对Case 1的合格性判定

在这种情况中，3个试件在规定的耐久性循环试验中都没有出现失效，可以通过Bayes公式和Lipson交换公式算出对应于R95C50，N2=3的使用寿命X2应为212万次，而实际3个试件都完成了220万次无失效，故判断Case 1满足R95C50的要求。

2.2.2 对Case 2的合格性判定

对这种只有1个失效点的数据，在利用Weibull++软件时，应使用1个参数的威布尔分布，并且选用MLE（Maximum Likelyhood Estimation最大似然估计）分析，软件计算出的E（Estimate Weibull Slop）为2.334024，但根据表2，β修正值取2，将此β输入软件，计算出可靠度R=91.7%，不满足R95C50的要求。

2.2.3 对Case 3、Case4的合格性判定

对这种有2个及3个失效点的数据，在利用Weibull++软件时，应使用2个参数的威布尔分布，并且选用RRX分析，软件计算出的E（Estimate Weibull Slop）分别为4.2053和4.8766，根据表2，β修正值分别取2和4.8766，将β输入软件，计算出这两种情况的可靠度R分别为75.8%和94.87%，均不满足R95C50的要求。图1是用Weibull++软件计算Case4过程的1个截图。

图1计算过程截图

3.结束语

3.1 成功型试验一般用于验证产品是否满足技术规范中的耐久性要求。可以依据Lipson交换公式，通过延长单个试件的试验时间或循环次数来减少试件的数量。

3.2 Weibull++等专业分析软件为相关理论的工程应用提供了便捷的手段，合理的修订Weibull分布的相关参数，可以使其更科学地应用于产品的可靠性分析。