平均有效压力与活塞平均速度的乘积称为强化系数。活塞平均速度是指发动机在转标定速下工作时，活塞往复运动速度的平均值。

利用整车在虚拟路面的仿真分析，对零部件的疲劳寿命进行预测，进而计算强化系数。采用测量计算法研究了强化系数，对汽车主要零部件承受的载荷、应力或应变进行测量，根据疲劳损伤相等原则，通过统计分析用疲劳损伤理论来估算强化系数。通过故障统计的方法研究了强化系数，提出在大多数情况下强化系数是随行驶里程起点、行驶里程区间度不同而变化的，可表示为行驶里程的函数。对新车定型试验来说，起点和终点固定，强化系数也是定值。

据此制定的试验场可靠性强化试验规范亦只能适用于具体的车型，且试验车速发生变化后，试验规范无法调整，缺乏适用性，导致试验结果误差增大。试验场可靠性试验的强化系数受车速、质量及轴距等因素的影响，是一个变化的量。

仿真所用整车模型是在某车型白车身的基础上，增加了发动机、悬架和轮胎等构成。根据汽车道路试验的特点，在不影响计算要求和精度的前提下，应尽可能地减少模型的单元数，以减小运算成本。

路面模型依据试验场路面数据建立，试验场搓板路分为标准搓板路和交错搓板路两种类型。标准搓板路又根据波长、波峰的不同分为重度搓板路、中度搓板路和轻度搓板路3种形式。

1　车速与质量对强化系数的影响：

应用VPG软件对样车前地板不同工况下的疲劳寿命进行预测，其中车速的变化参照交通运输部公路交通试验场试验规范，质量的变化参照某汽车公司轿车的质量。

车辆质量变化是改变车身质量得到的，被测部件上集中质量的分布及大小均未改变。将车辆简化为单自由度线性振动系统，路面不平度作为系统激励，对于相同的搓板路来说，路面不平度位移输入相同，即系统激励相同。随着质量的增加，车辆垂直振动受到抑制，引起的损伤减小，疲劳寿命增加。

2　轴距及车速对强化系数的影响：

随着车速的变化，各种轴距下的强化系数随车速的变化规律与各种车辆质量下的强化系数变化规律完全相似。各轴距下的强化系数变化趋势一致。

各车速下的强化系数总体变化趋势一致，与质量对强化系数的影响相反。随着轴距的增大，强化系数总体呈 上升趋势。

1）随着车速的增大，各质量和轴距下的强化系数变化趋势一致，强化系数经历了一 个先增大后减小的过程，并同时在车速为50km/h时达到峰值。质量和轴距的变化并未改变强化系数的变化趋势，说明车速对强化系数的变化起决定作用。车速为50km/h时，搓板路的激励频率为24.0Hz，搓板路强化作用最为苛刻。根据 K－v曲线可以预测，车速很低或很高时，搓板路将失去强化作用。

2）随着质量的增大，各车速下的强化系数变化趋势一致，强化系数呈下降趋势。被测部件质量不变。增加车身和车架质量，搓板路上被测部件垂直振动受到抑制，引起的损伤减小，搓板路强化作用减弱。根据K－m曲线可以预测，车速较高时，随着质量的增加，搓板路将失去强化作用。

疲劳失效是指零件在经历一定循环加载之后，产生裂纹并最终失效（断裂）。在产品设计阶段，对产品进行耐久性分析主要采用有限元法；在产品检验阶段，耐久性分析主要通过振动试验台试验。

一般尺度法认为结构在原始载荷下的应力功率谱和强化载荷后的应力功率谱具有相同的谱形状和频率范围，而且使得它们所对应的谱矩具有相同比例关系。由于Dirlik 疲劳损伤模型只与0、1、2 和4阶谱矩有关，所以结合一般尺度法与Dirlik 疲劳损伤模型就可以得到强化载荷前后疲劳寿命之间的强化关系——宽带随机过程下的疲劳强化系数模型。

为了验证宽带随机过程疲劳损伤模型的有效性，首先通过有限元分析获得悬臂梁危险点在两种不同载荷下的应力功率谱。接着采用三角级数法对两种不同载荷下应力功率谱进行时域模拟。

1）确定危险点的应力谱：

通过有限元分析可以确定危险部位的位置，并得到危险部位的应力响应功率谱图。分别为原始载荷的应力功率谱图和强化载荷的应力功率谱图。

2）应力谱时域模拟：

三角级数法也称谐波叠加法，是一种成熟的时域模拟方法，适用于各种谱形随机过程的时域模拟，基本思想是采用离散谱逼近目标随机过程的模拟。

3）雨流计数：

将不规则的随机的载荷-时间历程，转化成为一系列循环的方法，称为“循环计数法”。采用简单实用且与变幅循环载荷下的应力-应变响应一致的雨流计数法。

4）平均应力修正：

平均应力大于零表示拉伸平均应力，S-N 曲线下移，表示同样应力幅值作用下的寿命下降，或者说在同样寿命下的疲劳强度降低，对疲劳有不利的影响。

适用于宽带随机过程的疲劳强化系数模型进行有关宽带随机过程的加速疲劳试验，只需在知道材料参数m 的前提下按照一般尺度法将原始加速度功率谱按照同等比例进行放大作为强化后的加速度功率谱载荷进行疲劳试验。

（1）从模型验证的结果来看，该疲劳强化模型能较好的预测载荷强化之后的疲劳寿命；

（2）疲劳强化系数只与材料的S-N 曲线在双对数直线图中的斜率有关；

（3）该疲劳强化系数模型是基于Dirlik 模型推导出来的，所以也只适用于平稳高斯信号，并不适合非高斯信号。

测定摩托车各主要部位在平坦道路、颠簸路、正弦波路、鹅卵石路和比利时路上的载荷时间历程，采用雨流分析软件及数理统计方法得到载荷分布形式。根据疲劳特性曲线和各种路面的程序载荷谱，采用修正的 Miner 线性累积损伤理论计算各种路面的疲劳寿命，得到摩托车各部位的强化系数。通过 150×104 km 的摩托车行驶故障统计，根据导致故障的不同原因，得出摩托车各主要部位在进行整车强化系数估算时的权重。使用层次分析法进行摩托车各主要部位的权重计算，从而得到摩托车整车在各种强化路面上行驶时相对于平坦路面的强化系数。

1 强化系数的数学模型 ：

用测定计算法估算强化系数是以疲劳寿命的估算为前提的，而载荷谱和 S-N 曲线是寿命估算的依据。

疲劳寿命的估算 ：当实测随机载荷的历程较短时，在对被测道路进行部分采样后，往往用数理统计的原理把实测随机载荷处理成累计频次曲线(总累计频次一般为 106)，然后按照某种比例关系将幅值分成若干等级的阶梯谱，称为程序载荷谱。

2 数据的采集 ：

1） 测试点的选择 ：根据以往的可靠性试验所得到的故障结果部位和故障点，以及摩托车在路面行驶时对路面激励较为敏感的部位，即骑式车和踏板车的立管轴向、主梁、副梁1、副梁2、副梁3和货架为测试点。

2） 采样试验 ：在采样开始之前，对样车依据 GB/T5378—1996的要求进行调整，轮胎气压为厂定压力，试验时由 1名驾驶员驾驶，除必要设备外无其他载重。

3 实验数据处理 ：

1） 采样数据的数理统计 ：通过安装在 2 台摩托车上的振动测试分析系统，在采集过程中直接将结果存储在计算机中，供后期分析处理。

2） 采样数据的雨流分析 ：

在实测的应变-时间历程中除主要的工作载荷以外，还常伴有一些次要的载荷影响，这些次要的影响常表现为高阶小量循环，在进行雨流分析时应予以省略。

4 各测点强化系数的估算：

疲劳指数m的值对强化系数的影响较为敏感。具体到某一零部件，其m值往往受到材料成分、热处理、焊接、几何形状的不连续性和表面状况等因素的影响。

摩托车各部分的权重由上述故障统计分析得出，但这里的权重是在把各测点孤立后得到的，而实际使用中，这些点是相互影响的，因此，需要根据各测点之间的相互关系重新计算权重。

(1) 在颠簸路、鹅卵石路、比利时路等特殊试验路面上进行可靠性试验，与平坦路面相比，可以强化路试强度。

(2) 同一车辆不同部位的强化系数不同，不同车辆相同部位强化系数也不相同。

(3) 骑式车在颠簸路等强化路面的强化系数为3.73～7.58，在颠簸路上强化系数最大，在小正弦波路上强化系数最小。

(4) 踏板车在颠簸路等强化路面的强化系数为2.57～5.14，在颠簸路上强化系数最大，在小正弦波路上强化系数最小。