試驗設(shè)計的案例
汽車線束的加速試驗設(shè)計與疲勞壽命評估
本文從“失效物理”的角度出發(fā)，根據(jù)線束失效機理模型及使用環(huán)境要求進行加速試驗設(shè)計，預(yù)測線束疲勞失效壽命。研究方法供汽車行業(yè)在進行線束可靠性量化評價方面提供一定的借鑒和指導(dǎo)作用。
前 言
線束在汽車運行中起著傳遞電壓、信號及數(shù)據(jù)的作用，稱得上是汽車的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，特別是在當前互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的工業(yè)背景下，不僅要求線束起到通斷作用，而且還對數(shù)據(jù)的傳輸速率及響應(yīng)能力提出了更高的要求。線束的失效不僅影響整車信號傳遞及通斷，更嚴重的甚至危及駕駛員的生命安全，因此，有必要對線束在失效物理層面上進行深入分析研究，根據(jù)線束潛在的失效機理定量化的建立失效物理模型，考核線束的疲勞失效壽命在工程實踐中變得十分重要。
加速試驗設(shè)計是建立在對產(chǎn)品失效充分認識的基礎(chǔ)上來考核產(chǎn)品壽命或可靠性特征量的一種方法。至少包含以下技術(shù)細節(jié)：①對產(chǎn)品所有已知或是潛在的失效模式及失效機理的了解；②產(chǎn)品各失效模式下的加速方式及量化設(shè)計所需要的失效機理模型；③加速試驗中產(chǎn)品失效的判據(jù)與檢測方式。以上三個方面是以量化可靠性評價為目的進行加速試驗設(shè)計的必要條件，缺一不可。
本文以汽車線束為研究對象，在對汽車線束的失效模式與失效機理充分了解的基礎(chǔ)上，給出一個量化設(shè)計的加速試驗方案，滿足其量化可靠性指標評價的目的。
1 汽車線束的失效模式與失效機理
在工程實踐中，獲取產(chǎn)品失效模式與失效機理等信息一般來源于FMMEA （Failure Mode Mechanism and Effect Analysis），即所謂的失效模式、機理與影響分析。但僅通過FMMEA 仍然難以完成一個產(chǎn)品的量化可靠性評價，原因在于通常工業(yè)環(huán)境條件下所提供的FMMEA仍然缺失加速試驗設(shè)計所必要的技術(shù)性細節(jié)。
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加速試驗設(shè)計是建立在對產(chǎn)品失效充分認識的基礎(chǔ)上來考核產(chǎn)品壽命或可靠性特征量的一種方法。至少包含以下技術(shù)細節(jié)：①對產(chǎn)品所有已知或是潛在的失效模式及失效機理的了解；②產(chǎn)品各失效模式下的加速方式及量化設(shè)計所需要的失效機理模型；③加速試驗中產(chǎn)品失效的判據(jù)與檢測方式。以上三個方面是以量化可靠性評價為目的進行加速試驗設(shè)計的必要條件，缺一不可。
汽車線束的失效模式與失效機理在工程實踐中，獲取產(chǎn)品失效模式與失效機理等信息一般來源于FMMEA （Failure Mode Mechanism and Effect Analysis），即所謂的失效模式、機理與影響分析。但僅通過FMMEA仍然難以完成一個產(chǎn)品的量化可靠性評價，原因在于通常工業(yè)環(huán)境條件下所提供的FMMEA仍然缺失加速試驗設(shè)計所必要的技術(shù)性細節(jié)。這些細節(jié)可以概括為如下幾點：①一般產(chǎn)品失效的相應(yīng)根因分析；②失效的特征參數(shù)與失效判據(jù)；③失效發(fā)生的工作環(huán)境與條件。
汽車線束主要由接插件、塑料護套和電線等組成，插接件與電線壓接后安裝在塑料護套內(nèi)，電線以線束捆扎、膠帶包裹構(gòu)成，如圖1所示。
電線束在整車中的作用是將電氣系統(tǒng)的電源信號和數(shù)據(jù)信號進行傳遞和交換，實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的功能和要求[2]。汽車線束應(yīng)用于汽車各個部位，有處于高溫環(huán)境下的發(fā)動機機艙里，有處于沙塵、水和泥漬等惡劣環(huán)境的底盤下，有處于汽車前后門及行李后蓋的彎折處等等，汽車線束在這些復(fù)雜嚴苛的環(huán)境中長期工作，可能面臨各種失效的發(fā)生。因此，研究汽車線束的失效模式和失效機理對于預(yù)防汽車線束的失效發(fā)生具有重要作用。如前所述，汽車線束主要由接插件、塑料護套和電線這3類組成，關(guān)于汽車線束的FMMEA匯總?cè)绫?所示。
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加速試驗設(shè)計是建立在對產(chǎn)品失效充分認識的基礎(chǔ)上來考核產(chǎn)品壽命或可靠性特征量的一種方法。至少包含以下技術(shù)細節(jié)：①對產(chǎn)品所有已知或是潛在的失效模式及失效機理的了解；②產(chǎn)品各失效模式下的加速方式及量化設(shè)計所需要的失效機理模型；③加速試驗中產(chǎn)品失效的判據(jù)與檢測方式。以上三個方面是以量化可靠性評價為目的進行加速試驗設(shè)計的必要條件，缺一不可。
汽車線束的失效模式與失效機理在工程實踐中，獲取產(chǎn)品失效模式與失效機理等信息一般來源于FMMEA （Failure Mode Mechanism and Effect Analysis），即所謂的失效模式、機理與影響分析。但僅通過FMMEA仍然難以完成一個產(chǎn)品的量化可靠性評價，原因在于通常工業(yè)環(huán)境條件下所提供的FMMEA仍然缺失加速試驗設(shè)計所必要的技術(shù)性細節(jié)。這些細節(jié)可以概括為如下幾點：①一般產(chǎn)品失效的相應(yīng)根因分析；②失效的特征參數(shù)與失效判據(jù)；③失效發(fā)生的工作環(huán)境與條件。
汽車線束主要由接插件、塑料護套和電線等組成，插接件與電線壓接后安裝在塑料護套內(nèi)，電線以線束捆扎、膠帶包裹構(gòu)成，如圖1所示。
電線束在整車中的作用是將電氣系統(tǒng)的電源信號和數(shù)據(jù)信號進行傳遞和交換，實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的功能和要求[2]。汽車線束應(yīng)用于汽車各個部位，有處于高溫環(huán)境下的發(fā)動機機艙里，有處于沙塵、水和泥漬等惡劣環(huán)境的底盤下，有處于汽車前后門及行李后蓋的彎折處等等，汽車線束在這些復(fù)雜嚴苛的環(huán)境中長期工作，可能面臨各種失效的發(fā)生。因此，研究汽車線束的失效模式和失效機理對于預(yù)防汽車線束的失效發(fā)生具有重要作用。如前所述，汽車線束主要由接插件、塑料護套和電線這3類組成，關(guān)于汽車線束的FMMEA匯總?cè)绫?所示。
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加速試驗設(shè)計是建立在對產(chǎn)品失效充分認識的基礎(chǔ)上來考核產(chǎn)品壽命或可靠性特征量的一種方法。至少包含以下技術(shù)細節(jié)：①對產(chǎn)品所有已知或是潛在的失效模式及失效機理的了解；②產(chǎn)品各失效模式下的加速方式及量化設(shè)計所需要的失效機理模型；③加速試驗中產(chǎn)品失效的判據(jù)與檢測方式。以上三個方面是以量化可靠性評價為目的進行加速試驗設(shè)計的必要條件，缺一不可。
汽車線束的失效模式與失效機理在工程實踐中，獲取產(chǎn)品失效模式與失效機理等信息一般來源于FMMEA （Failure Mode Mechanism and Effect Analysis），即所謂的失效模式、機理與影響分析。但僅通過FMMEA仍然難以完成一個產(chǎn)品的量化可靠性評價，原因在于通常工業(yè)環(huán)境條件下所提供的FMMEA仍然缺失加速試驗設(shè)計所必要的技術(shù)性細節(jié)。這些細節(jié)可以概括為如下幾點：①一般產(chǎn)品失效的相應(yīng)根因分析；②失效的特征參數(shù)與失效判據(jù)；③失效發(fā)生的工作環(huán)境與條件。
汽車線束主要由接插件、塑料護套和電線等組成，插接件與電線壓接后安裝在塑料護套內(nèi)，電線以線束捆扎、膠帶包裹構(gòu)成，如圖1所示。
電線束在整車中的作用是將電氣系統(tǒng)的電源信號和數(shù)據(jù)信號進行傳遞和交換，實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的功能和要求[2]。汽車線束應(yīng)用于汽車各個部位，有處于高溫環(huán)境下的發(fā)動機機艙里，有處于沙塵、水和泥漬等惡劣環(huán)境的底盤下，有處于汽車前后門及行李后蓋的彎折處等等，汽車線束在這些復(fù)雜嚴苛的環(huán)境中長期工作，可能面臨各種失效的發(fā)生。因此，研究汽車線束的失效模式和失效機理對于預(yù)防汽車線束的失效發(fā)生具有重要作用。如前所述，汽車線束主要由接插件、塑料護套和電線這3類組成，關(guān)于汽車線束的FMMEA匯總?cè)绫?所示。
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“正交試驗設(shè)計+數(shù)值模擬”求極值/優(yōu)化解
當研究對象的機制還不明朗時，利用計算機數(shù)值仿真大大降低了試驗試錯的成本。所以，很多時候優(yōu)化問題變成了下面這種格式。
···
for a=1:1:100
for b=1:1:100
for c=1:1:100
for d=1:1:100
end
end
end
end
···
把繁瑣交給計算機，倒是也沒有錯。但是動則高大上的智能優(yōu)化算法或者暴力運算，對小白而言確實有點犯怵。
相比較而言，“正交試驗設(shè)計+數(shù)值模擬”似乎是更加友好的方式，讓你更快地探究你的研究對象。尤其正交試驗設(shè)計（Orthogonal design）的直觀分析法（The direct analysis method），確實簡單好用。
2. The Direct Analysis Method
直觀分析怎么分析：以構(gòu)件的極限承載力為例
圖1
圖1的構(gòu)件，常被用作建筑結(jié)構(gòu)中的耗能構(gòu)件。但是需要評估其極限承載力，以便于連接預(yù)埋件的設(shè)計。
展開 響應(yīng)曲面法和DOE試驗設(shè)計
響應(yīng)曲面法
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Altair網(wǎng)絡(luò)研討會-11/10-20-讓分析結(jié)果更有用:HyperStudy試驗設(shè)計分析
主題：讓分析結(jié)果更有用：HyperStudy試驗設(shè)計分析
首播時間：2014-11-10 09：30AM~11：30 AM
復(fù)播時間：2014-11-20 18：30PM~20：30PM
內(nèi)容介紹：
試驗設(shè)計分析（Design of Experiments或者DOE）可以用科學(xué)的算法創(chuàng)建矩陣，幫助工程師分析設(shè)計變量之間的關(guān)系和對響應(yīng)的影響。
DOE目標：
·確定設(shè)計變量對響應(yīng)的影響
·確定如何設(shè)定有影響的變量，為了達到以下目標：
o響應(yīng)更接近目標值
o響應(yīng)的變化量在可接受范圍內(nèi)
o不可控變量的影響最小化
·建立近似模型，減少仿真計算的時間
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展開 水稻無人機撒肥系統(tǒng)設(shè)計與試驗
圖10 不同流量的肥料分布曲線
Fig.10 Fertilizer distribution curves at different flow rates
3.4.4 無人機飛行速度對肥料分布的影響
在飛行高度為1.5 m、落入位置角為40°、流量為3 500粒/s、圓盤轉(zhuǎn)速為1 100 r/min時，飛行速度在3～8 m/s、增量為1 m/s下進行仿真試驗，試驗結(jié)果如圖11所示。飛行速度的增加對均勻性影響不明顯；隨著肥料分布密度逐漸降低，肥料分布曲線波動逐漸變小。
圖11 不同飛行速度的肥料分布曲線
Fig.11 Fertilizer distribution curves of flight speed
單因素試驗結(jié)果表明，離心盤轉(zhuǎn)速、落入位置角、流量都會影響肥料分布。離心盤結(jié)構(gòu)形成的同心圓式撒肥與傳統(tǒng)撒肥幅寬界定相比[17,22]，撒肥幅寬邊界較為明顯，作業(yè)規(guī)劃航線時有利于幅寬快速確定。在圓盤轉(zhuǎn)速、落入位置角、流量較大或較小時，肥料分布呈現(xiàn)出單側(cè)或兩側(cè)顆粒密度大、中間少的情況。飛行速度僅對肥料分布密度有影響，因此開展正交回歸旋轉(zhuǎn)試驗進行參數(shù)優(yōu)化分析。
3.5 正交回歸旋轉(zhuǎn)仿真試驗
采用四因素五水平的二次正交回歸旋轉(zhuǎn)組合試驗設(shè)計，以與飛行方向一致的橫向變異系數(shù)為衡量指標。試驗因素編碼見表3，試驗設(shè)計及結(jié)果見表4。
展開 拉錨計算機模擬試驗與錨唇生產(chǎn)設(shè)計
0 引言
船舶收放錨的運動軌跡是一個十分復(fù)雜的過程，是影響船舶航行安全非常重要的項目，若錨鏈筒和錨唇的設(shè)計與錨系選型匹配不當，當錨在被拉緊之前可能出現(xiàn)的異常情況以及導(dǎo)致的不良影響。
目前國內(nèi)各船廠采用的方法是通過反復(fù)制作木模進行拉錨試驗，根據(jù)試驗結(jié)果對錨鏈筒、錨臺和錨唇的位置和形狀進行修正，直達到理想的效果。每次調(diào)整設(shè)計結(jié)果后，都必須重新制造木模，要消耗大約五立方米的木材和大量的人力和時間。因此，采用虛擬樣機技術(shù)確定錨鏈筒的位置和錨唇形狀，從而擺脫拉錨試驗，其經(jīng)濟效益是可觀的。
如何提高錨系的優(yōu)化選型及錨唇的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的效率，是當前船舶錨系方案設(shè)計所面臨的重要問題。本研究根據(jù)當前船舶錨系生產(chǎn)和設(shè)計中所存在問題的基礎(chǔ)上，利用UG軟件提供的強大的輔助設(shè)計和分析功能作為仿真開發(fā)平臺。在建立三維模型的基礎(chǔ)上，采用虛擬樣機仿真技術(shù)，并以5000 Cars PCTC的錨系為例，對大抓力錨和錨唇的貼合狀態(tài)進行CAE運動仿真試驗研究，根據(jù)計算機仿真分析結(jié)果修改錨系設(shè)計，從而代替制作木模進行模擬拉錨確定設(shè)計方案。
[forum.simwe.com]錨鏈筒及錨臺計算機輔助放樣系統(tǒng).pdf
[forum.simwe.com]船舶錨系三維建模及拉錨試驗的仿真分析.pdf
[forum.simwe.com]劉志強——基于UG二次開發(fā)的船舶錨系優(yōu)化設(shè)計與拉錨試驗仿真分析.pdf
展開 天然氣鍋爐燃燒數(shù)學(xué)模型的建立及驗證試驗設(shè)計
而直接針對研究對象搭建等尺寸試驗臺，會造成不必要的浪費，因此為保證驗證試驗的準確性，需結(jié)合研究對象的特點，設(shè)計驗證試驗。
數(shù)值模擬驗證實驗的具體步驟如下：
（1）根據(jù)研究對象的特點，選取合適的數(shù)學(xué)模型，并將此數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于針對試驗臺的模擬中。
（2）針對研究對象，設(shè)計試驗臺。
（3）依據(jù)研究對象的運行工況，合理設(shè)計試驗臺實驗工況。
（4）對比數(shù)值計算結(jié)果與實驗結(jié)果，改進網(wǎng)格劃分和計算參數(shù)。
本文以電廠天然氣鍋爐爐內(nèi)燃燒數(shù)值模擬計算的實驗驗證為例，對此過程進行詳細說明。
1 天然氣鍋爐概況
本文擬研究的鍋爐為某電廠325MW塔式箱形天然氣鍋爐，為亞臨界自然循環(huán)，采用一次中間再熱。燃燒方式為前后墻對沖燃燒，燃料為天然氣或渣油任意比例混合，本文只關(guān)注燃料為純天然氣的燃燒情況。整個鍋爐為全懸吊結(jié)構(gòu)，緊身封閉。爐架為全鋼結(jié)構(gòu)。
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AMESim電磁閥仿真詳解：一種深低溫電磁閥試驗系統(tǒng)設(shè)計與仿真
4
結(jié)論
本文以某型號冷氦電磁閥試驗條件為切入點，設(shè)計了一種液氫溫區(qū)試驗系統(tǒng)，可以相對真實地模擬箭上的工作狀態(tài)。系統(tǒng)考慮了操作性、試驗周期、經(jīng)費、人員等多方面因素，可實現(xiàn)液氫溫區(qū)35MPa、20K條件下的單機性能測試和系統(tǒng)級冷氦增壓試驗，且具備一定的擴展性。
用戶論文分享 | 空間桁架結(jié)構(gòu)減振設(shè)計與試驗驗證
空間桁架結(jié)構(gòu)減振設(shè)計與試驗驗證
駱海濤1，富佳1，王鵬2，王巍2，陳寧2
摘要：
空間桁架結(jié)構(gòu)由于管壁剛度大、末端載荷懸臂安裝，傳統(tǒng)直接敷加約束阻尼層的方法，減振效果并不明顯。通過減振優(yōu)化技術(shù)，設(shè)計出空間桁架和航天載荷的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。
這是一種打斷長管結(jié)構(gòu)，在打斷后短管上敷加自由阻尼層，通過膠黏劑來進行連接。這種結(jié)構(gòu)與直接在長管上敷加約束阻尼層的結(jié)構(gòu)相比，減振效果更好，質(zhì)量也更輕。采用B&K測試系統(tǒng)，對原始模型和打斷長管新模型進行了振動試驗過程中的數(shù)據(jù)采集，得到了空間桁架結(jié)構(gòu)在X、Y、Z 3個方向上載荷測點的加速度響應(yīng)情況。
試驗結(jié)果表明，打斷長管方案結(jié)合敷加黏彈性約束阻尼層的方法結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)，能有效降低桁架末端航天載荷的振動水平，對其他空間結(jié)構(gòu)的減振設(shè)計具有重要的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：振動與波；空間桁架結(jié)構(gòu)；黏彈性約束阻尼層；振動特性；加速度響應(yīng)；
中圖分類號：TB535+.1；V216.2
文獻標志碼：A
DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-1355.2019.01.001
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都說索尼大法好，究竟好在哪？
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展開 DOE的正確實施步驟，你做對了嗎？ 附isight淺談進行DOE的步驟下載
提起DOE，很多人會說太難學(xué)了，沒有比較深厚的統(tǒng)計基礎(chǔ)根本學(xué)不會；我們公司做試驗很少，不需要DOE。試驗設(shè)計DOE方法是基于統(tǒng)計學(xué)的一個質(zhì)量管理工具，其原理對于沒有數(shù)理統(tǒng)計基礎(chǔ)的人來說，比較難以理解掌握；試驗設(shè)計DOE方法在使用過程中，有大量復(fù)雜運算，出錯幾率較高。
然而，以上種種，在當前已經(jīng)都不是問題。DOE應(yīng)用過程中的各種步驟、方法按部就班，逐步完成。DOE的運算部分有了MINITAB軟件的幫助，更是變得超出想象的便捷。
下面分享DOE的正確實施步驟：
01
第一步：確定目標
通過控制圖、故障分析、因果分析、失效分析、能力分析等工具的運用，或者是直接實際工作的反映，會得出一些關(guān)鍵的問題點，它反映了某個指標或參數(shù)不能滿足需求，但是針對這樣的問題，可能運用一些簡單的方法根本就無法解決，這時候可能就會想到試驗設(shè)計。
對于運用試驗設(shè)計解決的問題，首先要定義好試驗的目的，也就是解決一個什么樣的問題，問題帶來了什么樣的危害，是否有足夠的理由支持試驗設(shè)計方法的運作，試驗設(shè)計必須花費較多的資源才能進行，而且對于生產(chǎn)型企業(yè)，試驗設(shè)計的進行會打亂原有的生產(chǎn)穩(wěn)定次序，所以確定試驗目的和試驗必要性是首要的任務(wù)。隨著試驗目標的確定，還必須定義試驗的指標和接受的規(guī)格，這樣的試驗才有方向和檢驗試驗成功的度量指標。這里的指標和規(guī)格是試驗目的的延伸和具體化，也就是對問題解決的著眼點，指標的達成就能夠意味著問題的解決。
展開 一種汽車內(nèi)外飾產(chǎn)品柔性試驗工裝設(shè)計
因此，如何設(shè)計柔性試驗工裝，可根據(jù)不同產(chǎn)品及不同的安裝狀態(tài)任意調(diào)整組合，滿足不同的試驗需求，且可反復(fù)使用，節(jié)省試驗成本和工裝存放空間，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
1 傳統(tǒng)內(nèi)外飾產(chǎn)品實驗工裝結(jié)構(gòu)與缺點
目前用于安裝固定內(nèi)外飾產(chǎn)品的試驗工裝結(jié)構(gòu)大多是根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點設(shè)計成固定的形式，通過焊接或鉚接方式進行連接。本文以目前最為常用的焊接式的儀表板為例進行分析。
圖1 為一種儀表板試驗工裝結(jié)構(gòu)圖片。該儀表板試驗工裝采用焊接固定方式，將工裝的各個結(jié)構(gòu)焊接到工裝基座上。雖然該固定方式保證了試驗的順利進行，但不利于多樣性和產(chǎn)品的設(shè)計變更，一個工裝只能安裝一種型號的產(chǎn)品，當產(chǎn)品種類和型號多樣化時，需要做大量的工裝。產(chǎn)品設(shè)計變更時，工裝必須更改或者重新制作。采用該結(jié)構(gòu)，工藝一般是通過焊接拼裝成工裝總成，然后對工裝總成噴防銹漆。
2 柔性結(jié)構(gòu)內(nèi)容及優(yōu)勢
本實用新型結(jié)構(gòu)的目的是提供一種柔性工裝，可根據(jù)不同產(chǎn)品及不同的安裝狀態(tài)任意調(diào)整組合，滿足不同的試驗需求，且可反復(fù)使用，節(jié)省了大量的試驗成本。同時滿足內(nèi)外飾產(chǎn)品的試驗效率及制造質(zhì)量。
針對傳統(tǒng)焊接固定式內(nèi)外飾工裝的缺點，本新型柔性工裝采用螺栓連接的裝配方式，整個工裝的結(jié)構(gòu)如圖2 所示。工裝結(jié)構(gòu)由鋁型材框架、支柱安裝座、旋轉(zhuǎn)支架安裝支柱、旋轉(zhuǎn)支架、樣件安裝點支撐過渡板組成，工裝的所有結(jié)構(gòu)都可以根據(jù)內(nèi)外飾零件的尺寸大小、形狀、高度、安裝支點的空間位置進行任意調(diào)整。在滿足試驗功能的同時，保證柔性工裝的可靠性、質(zhì)量及改善工藝性。
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