ISO 16750-3 (2007)

ISO 16750-3:2007 Août 2007

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NORME INTERNATIONALE

ISO 16750-3:2007:2007-08

ISO 16750-3 Deuxième édition 2007-08-01

Véhicules routiers — Spécifications d'environnement et essais des équipements électrique et électronique — Partie 3: Contraintes mécaniques Road vehicles — Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment — Part 3: Mechanical loads

Numéro de référence ISO 16750-3:2007(F)

© ISO 2007


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Sommaire

Page

Avant-propos..................................................................................................................................................... iv 1

Domaine d'application.......................................................................................................................... 1

2

Références normatives ........................................................................................................................ 1

3

Termes et définitions............................................................................................................................ 1

4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

Essais et exigences .............................................................................................................................. 2 Vibrations .............................................................................................................................................. 2 Choc mécanique ................................................................................................................................. 20 Essai de chute libre ............................................................................................................................ 23 Résistance superficielle/résistances à la rayure et à l'abrasion.................................................... 23 Projections de graviers ...................................................................................................................... 23

5

Lettres codes pour les contraintes mécaniques ............................................................................. 24

6

Documentation.................................................................................................................................... 24

Annexe A (informative) Lignes directrices pour l'élaboration de profils d'essai pour les essais de vibrations........................................................................................................................................ 25 Annexe B (informative) Exigences mécaniques recommandées pour les équipements en fonction de leur emplacement de montage..................................................................................................... 37 Bibliographie .................................................................................................................................................... 38


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Avant-propos L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique. Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2. La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres votants. L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. L'ISO 16750-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 22, Véhicules routiers, sous-comité SC 3, Équipement électrique et électronique. Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 16750-3:2003), qui a fait l'objet d'une révision technique. L'ISO 16750 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Véhicules routiers — Spécifications d'environnement et essais des équipements électrique et électronique: ⎯

Partie 1: Généralités

⎯

Partie 2: Contraintes électriques

⎯

Partie 3: Contraintes mécaniques

⎯

Partie 4: Contraintes climatiques

⎯

Partie 5: Contraintes chimiques

iv



NORME INTERNATIONALE

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Véhicules routiers — Spécifications d'environnement et essais des équipements électrique et électronique — Partie 3: Contraintes mécaniques 1

Domaine d'application

La présente partie de l'ISO 16750 s'applique aux systèmes et aux équipements électrique et électronique des véhicules routiers. La présente partie de l'ISO 16750 décrit les contraintes environnementales potentielles et spécifie les essais et les exigences recommandés pour l'emplacement spécifique de montage sur ou dans le véhicule. La présente partie de l'ISO 16750 décrit les contraintes mécaniques.

2

Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements). ISO 16750-1, Véhicules routiers — Spécifications d'environnement et essais de l'équipement électrique et électronique — Partie 1: Généralités ISO 16750-4, Véhicules routiers — Spécifications d'environnement et essais de l'équipement électrique et électronique — Partie 4: Contraintes climatiques CEI 60068-2-6, Essais d'environnement — Partie 2: Essais — Essai Fc: Vibrations (sinusoïdales) CEI 60068-2-14, Essais d'environnement — Partie 2: Essais — Essai N: Variations de température CEI 60068-2-29, Essais d'environnement — Partie 2: Essais — Essai Eb et guide: Secousses CEI 60068-2-32, Essais d'environnement — Partie 2: Essai — Essai Ed: Chute libre CEI 60068-2-64, Essais d'environnement — Partie 2: Méthodes d'essai — Essai Fh: Vibrations aléatoires à large bande (asservissement numérique) et guide

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Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 16750-1 s'appliquent.


1


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4

Essais et exigences

4.1 4.1.1

Vibrations Généralités

Les méthodes d'essai de vibrations spécifiées prennent en compte différents niveaux de sévérité des vibrations applicables aux équipement électrique et électronique embarqués. Il est recommandé que le constructeur et le fournisseur du véhicule choisissent la méthode d'essai, la température ambiante et les paramètres de vibrations en fonction de l'emplacement spécifique de montage de l'équipement concerné. Les valeurs spécifiées s'appliquent au montage direct dans des emplacements définis. L'utilisation d'un support de montage peut entraîner l'apparition de contraintes plus fortes ou plus faibles. Si le dispositif soumis à essai (DSE) est utilisé dans le véhicule avec un support, tous les essais de vibrations et de choc mécanique doivent être effectués avec ce même support. Effectuer l'essai de vibration après avoir correctement monté le DSE sur une table vibrante. La ou les méthodes de montage utilisées doivent être consignées dans le rapport d'essai. Pour les essais sinusoïdaux et pour la partie sinusoïdale du sinus sur les essais aléatoires, effectuer la variation de fréquence par balayage logarithmique de 0,5 octave/min. Le but des essais de vibrations recommandés est d'éviter les défaillances et la rupture essentiellement dues à la fatigue sur le terrain. Les essais de résistance à l'usure répondent à des exigences particulières et n'entrent pas dans le domaine d'application de la présente partie de l'ISO 16750. Les contraintes n'entrant pas dans les plages de fréquences d'essai désignées doivent être étudiées à part. NOTE Des écarts par rapport à la contrainte sur le DSE peuvent apparaître si l'essai de vibrations est effectué conformément à la présente partie de l'ISO 16750 sur un DSE lourd et encombrant, car la rigidité du montage et la réaction dynamique sur l'excitation de la table vibrante diffèrent de la situation réelle dans le véhicule. L'application de la méthode de commande pondérée permet de réduire cet écart à sa valeur minimale (voir Annexe A).

L'application de cette méthode de commande pondérée conformément à la CEI 60068-2-64 est à convenir par accord. Au cours de l'essai de vibration, soumettre le DSE au cycle de températures conforme à la CEI 60068-2-14, les modes de fonctionnement électrique étant conformes à la Figure 1. Il est également possible d'effectuer un essai à température constante avec un accord entre le client et le fournisseur. Mettre en service le DSE à Tmin comme indiqué à la Figure 1 (bref essai fonctionnel dès que le DSE a réellement atteint Tmin). Cet essai fonctionnel doit être aussi court que possible, c'est-à-dire juste assez long pour contrôler le bon fonctionnement du DSE. Cela permet de minimiser l'autoréchauffement du DSE. Le DSE doit, en outre, être mis en service entre 210 min et 410 min du cycle (voir Figure 1). Il n'est pas permis de sécher l'air de la chambre d'essai. Comme, dans le véhicule, des contraintes par vibrations peuvent apparaître en même temps que des températures extrêmement basses ou élevées, cette interaction entre contraintes mécaniques et thermiques est également simulée au cours de l'essai. Le mécanisme de défaillance est, par exemple, le ramollissement dû à la température élevée d'une pièce en matière plastique d'un système ou d'un équipement et par l'impossibilité pour la pièce en question de résister dans ces conditions à l'accélération.

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Légende T température, en °C t

temps, en min

a

Mode de fonctionnement 3.2 conformément à l'ISO 16750-1.

b

Un cycle.

Figure 1 — Profil de températures pour l'essai de vibration Tableau 1 — Évolution de la température en fonction du temps lors de l'essai de vibration

a

4.1.2

Durée

Température

min

°C

0

20

60

−40

150

−40

210

20

300

Tmaxa

410

Tmaxa

480

20

Voir ISO 16750-4.

Essais

4.1.2.1 4.1.2.1.1

Essai I — Voiture particulière, moteur Objectif

Cet essai permet de vérifier sur le DSE les défaillances et les ruptures causées par les vibrations. Les vibrations d'un moteur à piston se répartissent en deux catégories: ⎯

une vibration sinusoïdale qui résulte des forces exercées par des masses non équilibrées dans les cylindres;

⎯

des perturbations aléatoires résultant de toutes les autres sources de vibration d'un moteur, par exemple la fermeture des soupapes.


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Dans la plage de fréquences les plus basses de 10 Hz à 100 Hz, l'influence de la conduite sur route à profil irrégulier est prise en compte. La principale défaillance que cet essai permet d'identifier est la rupture par fatigue. NOTE Le profil de la route a d'habitude un impact négligeable sur les composants moteur montés. Les effets de choc sont efficacement isolés par les amortisseurs des systèmes de montage de moteur.

Les profils d'essai spécifiés dans les paragraphes suivants (4.1.2.1.2 et 4.1.2.1.3) s'appliquent aux contraintes produites par des moteurs alternatifs (quatre temps). Il est recommandé d'effectuer cet essai sous forme d'un essai combiné de vibrations sinusoïdales et aléatoires conformément à la CEI 60068-2-80. En variante, ces essais peuvent être effectués successivement. 4.1.2.1.2 4.1.2.1.2.1

Essai Vibration sinusoïdale

Effectuer l'essai conformément à la CEI 60068-2-6, mais, contrairement à la CEI 60068-2-6, un balayage de 0,5 octave/min ou moins doit être appliqué. La durée de l'essai est de 22 h pour chaque plan du DSE. NOTE La durée de l'essai est fondée sur les indications données en A.4. La température de la chambre d'essai est supérieure à la température ambiante (TA) à la fin de l'essai (2,75 cycles de température).

Utiliser la courbe 1 (Tableau 2/Figure 2) pour des DSE conçus pour être montés sur des moteurs de cinq cylindres ou moins. Utiliser la courbe 2 (Tableau 2/Figure 2) pour des DSE conçus pour être montés sur des moteurs de cinq cylindres ou plus. Les deux courbes peuvent être combinées pour couvrir tous les types de moteurs par un seul essai.

Légende Y amplitude de l'accélération, en m/s2 X 1

fréquence, en Hz courbe 1 (u cinq cylindres)

2

courbe 2 (> cinq cylindres)

Figure 2 — Courbes de sévérité des vibrations

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Tableau 2 — Valeurs de l'amplitude de l'accélération en fonction de la fréquence Courbe 1 (voir Figure 2) Fréquence

Courbe 2 (voir Figure 2) Fréquence

Hz

Accélération maximale m/s2

100

Combinaison Fréquence

Hz


Hz


100

100

100

100

100

200

200

150

150

150

150

240

200

440

150

200

200

270

100

240

200

440

100

255

150

440

150

4.1.2.1.2.2

Vibration aléatoire

Effectuer l'essai conformément à la CEI 60068-2-64. La durée de l'essai est de 22 h pour chaque plan du DSE. NOTE La durée de l'essai est fondée sur les indications données en A.4. La température de la chambre d'essai est supérieure à la TA à la fin de l'essai (2,75 cycles de température).

La valeur efficace de l'accélération doit être de 181 m/s2. La densité spectrale de puissance (DSP) en fonction de la fréquence est représentée à la Figure 3 et les valeurs indiquées dans le Tableau 3. NOTE Les valeurs de la densité spectrale de puissance (DSP) sont réduites dans la plage de fréquences de l'essai de vibration sinusoïdale.

Légende X Y

fréquence, en Hz densité spectrale de puissance, en (m/s2)2/Hz

Figure 3 — DSP d'accélération en fonction de la fréquence


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Tableau 3 — Valeurs de la DSP en fonction de la fréquence

4.1.2.1.3

Fréquence

DSP

Hz

(m/s2)2/Hz

10

10

100

10

300

0,51

500

20

2 000

20

Exigence

Aucune rupture ne doit survenir. L'état fonctionnel A est exigé pendant le mode de fonctionnement 3.2 comme défini dans l'ISO 16750-1, et l'état fonctionnel C est exigé pendant les périodes où le mode de fonctionnement est différent. 4.1.2.2

Essai II — Voiture particulière, boîte de vitesses

4.1.2.2.1

Objectif

Cet essai permet de vérifier sur le DSE les défaillances et les ruptures causées par les vibrations. Les vibrations d'une boîte de vitesses se répartissent en deux catégories qui résultent en partie d'une vibration sinusoïdale due aux forces exercées par des masses non équilibrées (par exemple ordres dominants) dans la plage de fréquences de 100 Hz à 440 Hz et des vibrations dues au frottement des engrenages et des autres sources, soumises à essai dans la partie aléatoire. Dans la plage de fréquences la plus basse de 10 Hz à 100 Hz, l'influence de la conduite sur mauvaise route est prise en compte. La principale défaillance que cet essai permet d'identifier est la rupture par fatigue. Les profils d'essai spécifiés dans les paragraphes suivants s'appliquent aux contraintes produites par des vibrations de la boîte de vitesses. Les changements de vitesse peuvent créer des chocs mécaniques supplémentaires et doivent être examinés à part. Il est recommandé d'effectuer cet essai sous la forme d'un essai combiné de vibrations sinusoïdale et aléatoire conformément la CEI 60068-2-80. Ces essais peuvent aussi être effectués successivement. 4.1.2.2.2 4.1.2.2.2.1


Effectuer l'essai conformément à la CEI 60068-2-6, mais, contrairement à la CEI 60068-2-6, un balayage de 0,5 octave/min ou moins doit être appliqué. La durée de l'essai est de 22 h pour chaque plan du DSE. NOTE La durée de l'essai est fondée sur les indications données en A.4. La température de la chambre d'essai est supérieure à la TA à la fin de l'essai (2,75 cycles de température).

L'accélération maximale en fonction de la fréquence est représentée à la Figure 4 et les valeurs indiquées dans le Tableau 4.

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Légende X Y

fréquence, en Hz accélération maximale, en m/s2

Figure 4 — Accélération en fonction de la fréquence

Tableau 4 — Valeurs de l'accélération maximale en fonction de la fréquence

4.1.2.2.2.2

Fréquence

Accélération maximale

Hz

m/s2

100

30

200

60

440

60


Effectuer l'essai conformément à la CEI 60068-2-64. La durée de l'essai est de 22 h pour chaque plan du DSE. La valeur efficace de l'accélération est égale à 96,6 m/s2. NOTE Les valeurs de la DSP (vibrations aléatoires) sont réduites dans la plage de fréquences de l'essai de vibrations sinusoïdales.

Les valeurs DSP d'accélération en fonction de la fréquence sont représentées à la Figure 5 et les valeurs indiquées dans le Tableau 5.


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Légende X fréquence, en Hz Y

densité spectrale de puissance, en (m/s2)2/Hz


Tableau 5 — Valeurs de la DSP d'accélération en fonction de la fréquence

4.1.2.2.3

Fréquence Hz

DSP (m/s2)2/Hz

10

10

100

10

300

0,51

500

5

2 000

5

Exigence

Aucune rupture ne doit survenir. L'état fonctionnel A est exigé pendant le mode de fonctionnement 3.2 comme défini dans l'ISO 16750-1 et l'état fonctionnel C est exigé pendant les périodes où le mode de fonctionnement est différent. 4.1.2.3 4.1.2.3.1

Essai III — Voiture particulière, boîte flexible de répartition d'air Objectif

Cet essai permet de vérifier sur le DSE les défaillances et les ruptures causées par les vibrations. Cet essai est applicable aux équipements destinés à être montés sur une boîte flexible de répartition d'air, mais sans fixation rigide. Les vibrations dans cet emplacement de montage sont sinusoïdales et produites essentiellement par la pulsation de l'air d'admission. La principale défaillance que cet essai permet d'identifier est la rupture par fatigue.

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4.1.2.3.2

Essai

Effectuer l'essai conformément à la CEI 60068-2-6, mais, contrairement à la CEI 60068-2-6, un balayage de 0,5 octave/min ou moins doit être appliqué. La durée de l'essai est de 22 h pour chaque plan du DSE. NOTE La durée de l'essai est fondée sur les indications données en A.4. La température de la chambre d'essai est supérieure à la TA à la fin de l'essai (2,75 cycles de température).



accélération maximale, en m/s2

Figure 6 — Accélération maximale en fonction de la fréquence


4.1.2.3.3

Fréquence Hz

Amplitude de l'accélération m/s2

100

90

200

180

325

180

500

80

1 500

80

Exigence

Aucune rupture ne doit survenir. L'état fonctionnel A est exigé pendant le mode de fonctionnement 3.2 comme défini dans l'ISO16750-1 et l'état fonctionnel C est exigé pendant les périodes où le mode de fonctionnement est différent.


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4.1.2.4 4.1.2.4.1

Essai IV — Voiture particulière, masses suspendues (carrosserie du véhicule) Objectif

Cet essai permet de vérifier sur le DSE les défaillances et les ruptures causées par les vibrations. Les vibrations de la carrosserie sont des vibrations aléatoires produites par la conduite sur des routes à profil irrégulier. La principale défaillance que cet essai permet d'identifier est la rupture par fatigue. 4.1.2.4.2

Essai

Effectuer cet essai conformément à la CEI 60068-2-64, vibration aléatoire. La durée de l'essai est de 8 h pour chaque plan du DSE. La valeur efficace de l'accélération est de 27,8 m/s2. La DSP en fonction de la fréquence est représentée à la Figure 7 et les valeurs indiquées dans le Tableau 7. NOTE

La durée de l'essai est fondée sur les indications données en A.5.


densités spectrale de puissance, en (m/s2)2/Hz


10



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4.1.2.4.3

Fréquence Hz

DSP (m/s2)2/Hz

10

20

55

6,5

180

0,25

300

0,25

360

0,14

1 000

0,14

Exigence


Essai V — Voiture particulière, masses non suspendues (roue, suspension de roue) Objectif

Cet essai permet de vérifier sur le DSE les défaillances et les ruptures causées par les vibrations. Les vibrations des masses non suspendues sont des vibrations aléatoires produites par la conduite sur des routes à profil irrégulier. La principale défaillance que cet essai permet d'identifier est la rupture par fatigue. Les contraintes de fréquences inférieures à 20 Hz ne sont pas prises en compte dans le profil d'essai spécifié ici. Dans la pratique, de fortes amplitudes peuvent intervenir au-dessous de 20 Hz; c'est pourquoi, les contraintes qui agissent sur le DSE dans cette plage de fréquences doivent être examinées séparément. 4.1.2.5.2

Essai

Effectuer l'essai conformément aux vibrations aléatoires indiquées dans la CEI 60068-2-64. La durée de l'essai est de 8 h pour chaque plan du DSE. La valeur efficace de l'accélération est égale à 107,3 m/s2. La DSP en fonction de la fréquence est représentée à la Figure 8 et les valeurs données dans le Tableau 8. NOTE

La durée de l'essai est fondée sur les indications données en A.5.


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Légende X Y




4.1.2.5.3

Fréquence Hz

DSP (m/s2)2/Hz

20

200

40

200

300

0,5

800

0,5

1 000

3

2 000

3

Exigence

Aucune rupture ne doit survenir. L'état fonctionnel A est exigé pendant le mode de fonctionnement 3.2 comme défini dans l'ISO 16750-1 et l'état fonctionnel C est exigé pendant les périodes où le mode de fonctionnement est différent.

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ISO 16750-3:2007(F)

4.1.2.6

Essai VI — Véhicule utilitaire, moteur, boîte de vitesses

4.1.2.6.1

Objectif

Cet essai permet de vérifier sur le DSE les défaillances et les ruptures causées par les vibrations. Les vibrations d'un moteur à piston se répartissent en deux catégories: ⎯

une vibration sinusoïdale qui résulte des forces exercées par des masses non équilibrées dans les cylindres;

⎯

des perturbations aléatoires résultant de toutes les autres sources de vibration d'un moteur, par exemple la fermeture des soupapes.

La boîte de vitesses étant accouplée au moteur de façon rigide, cet essai peut également être utilisé pour des systèmes/des composants montés sur la boîte de vitesses (jusqu'à présent, un nombre suffisant de mesurages sur des systèmes/des composants montés sur la boîte de vitesses n'a pas été effectué). La principale défaillance que cet essai permet d'identifier est la rupture par fatigue. Les profils d'essai spécifiés dans les paragraphes suivants s'appliquent en fonction des contraintes générées par des moteurs à combustion interne (quatre temps). Il est recommandé d'effectuer cet essai sous forme d'un essai combiné de vibrations sinusoïdale et aléatoire conformément à la CEI 60068-2-80. En variante, ces essais peuvent être effectués successivement. Si le DSE a des fréquences propres inférieures à 30 Hz, un essai supplémentaire d'une durée de 32 h doit être effectué pour tous les plans critiques du DSE. NOTE

4.1.2.6.2 4.1.2.6.2.1

La température de la chambre d'essai est supérieure à la TA à la fin de l'essai (11,75 cycles de température).


Effectuer l'essai conformément à la CEI 60068-2-6, mais, contrairement à la CEI 60068-2-6, un balayage de 0,5 octave/min ou moins doit être appliqué. La durée de l'essai est de 94 h pour chaque plan du DSE (ce qui équivaut à environ 20 h/octave).


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Légende X Y

fréquence, en Hz accélération maximale, en m/s2

Figure 9 — Accélération maximale en fonction de la fréquence


4.1.2.6.2.2

Fréquence Hz

Amplitude du déplacement mm

Amplitude de l'accélération m/s2

20

0,72

(11,4)

65

0,72

120

260

—

120

260

—

90

350

—

90

350

—

60

520

—

60


Effectuer l'essai conformément à la CEI 60068-2-64. Les durées d'essai sont les suivantes: ⎯

94 h pour chaque plan du DSE pour un essai normal (voir Figure 10 et Tableau 10),

⎯

32 h de plus pour chaque plan critique du DSE pour les fréquences propres, fn, inférieures à 30 Hz (voir Tableau 11).

NOTE Les valeurs de la DSP (vibrations aléatoires) sont réduites dans la plage de fréquences de l'essai de vibrations sinusoïdales.

14



ISO 16750-3:2007:2007-08

ISO 16750-3:2007(F)

La DSP d'accélération en fonction de la fréquence est représentée à la Figure 10 et les valeurs indiquées dans les Tableaux 10 et 11.

Légende X fréquence, en Hz Y 1

densité spectrale de puissance, en (m/s2)2/Hz profil d'essai normal de vibration aléatoire

2

profil supplémentaire si fn < 30 Hz


Tableau 10 — Valeurs de la DSP d'accélération en fonction de la fréquence

NOTE


Fréquence Hz

DSP (m/s2)2/Hz

10

14

20

28

30

28

180

0,75

300

0,75

600

20

2000

20

Valeur efficace de l'accélération = 177 m/s2.

15


ISO 16750-3:2007:2007-08

ISO 16750-3:2007(F)

Tableau 11 — Valeurs de la DSP en fonction de la fréquence, essai supplémentaire en cas de fréquences propres du DES inférieures à 30 Hz

NOTE

4.1.2.6.3

Fréquence Hz

DSP (m/s2)2/Hz

10

50

30

30

45

0,1

Valeur efficace de l'accélération = 28,6 m/s2.

Exigence


Essai VII — Véhicule utilitaire, masses suspendues Objectif

Cet essai permet de vérifier sur le DSE les défaillances et les ruptures causées par les vibrations. Les vibrations sur des masses suspendues sont des vibrations aléatoires produites par la conduite sur des routes à profil irrégulier. La principale défaillance que cet essai permet d'identifier est la rupture par fatigue. 4.1.2.7.2

Essai

Effectuer l'essai conformément à la CEI 60068-2-64, vibration aléatoire. La durée de l'essai est de 32 h pour chaque plan du DSE. La DSP en fonction de la fréquence est représentée à la Figure 11 et les valeurs indiquées dans les Tableaux 12 et 13.

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ISO 16750-3:2007:2007-08

ISO 16750-3:2007(F)

Légende X Y


1 2

profil d'essai normal de vibration aléatoire profil supplémentaire si fn < 30 Hz



NOTE

Fréquence Hz

DSP (m/s2)2/Hz

10

18

20

36

30

36

180

1

2 000

1


Tableau 13 — Valeurs de la DSP en fonction de la fréquence, essai supplémentaire en cas de fréquences propres, fn, inférieures à 30 Hz du DSE

NOTE


Fréquence Hz

DSP (m/s2)2/Hz

10

50

20

36

30

36

45

16


17


ISO 16750-3:2007:2007-08

ISO 16750-3:2007(F)

4.1.2.7.3

Exigence


Essai VIII — Véhicule utilitaire, cabine dételée Objectif

Cet essai permet de vérifier sur le DSE les défaillances et les ruptures causées par les vibrations. Les vibrations qui interviennent sur une cabine de véhicule utilitaire dételée sont des vibrations aléatoires produites par la conduite sur des routes à profil irrégulier. La principale défaillance que cet essai permet d'identifier est la rupture par fatigue. 4.1.2.8.2

Essai

Effectuer l'essai conformément à la CEI 60068-2-64, vibration aléatoire. Durée de l'essai: 32 h pour chaque plan du DSE. La DSP en fonction de la fréquence est représentée à la Figure 12 et les valeurs indiquées dans le Tableau 14.

Légende X fréquence, en Hz Y 1

densité spectrale de puissance, en (m/s2)2/Hz verticale

2 3

longitudinale latérale

Figure 12 — DSP de l'accélération en fonction de la fréquence

18



ISO 16750-3:2007:2007-08

ISO 16750-3:2007(F)

Tableau 14 — Valeurs de la DSP en fonction de la fréquence Fréquence Hz

10

DSP (m/s2)2/Hz verticale

longitudinale

latérale

20

3

10

13

10

19 20

3 20

50

4.1.2.8.3

0,1

0,1

100

0,1

500

0,1

0,1

0,1

2 000

0,01

0,01

0,01

Valeur efficace de l'accélération

21,3 m/s2

11,8 m/s2

13,1 m/s2

Exigence


Essai IX — Véhicule utilitaire, masses non suspendues Objectif

Cet essai permet de vérifier sur le DSE les défaillances et les ruptures causées par les vibrations. Les vibrations sur des masses suspendues sont des vibrations aléatoires produites par la conduite sur des routes à profil irrégulier. La principale défaillance que cet essai permet d'identifier est la rupture par fatigue. 4.1.2.9.2

Essai

Effectuer l'essai de vibrations aléatoires décrit en 4.1.2.7.2 et également l'essai de vibrations sinusoïdales décrit ci-dessous. Effectuer l'essai de vibrations sinusoïdales à la TA. L'essai de vibrations sinusoïdales conforme au Tableau 15 décrit les amplitudes maximales de l'accélération sur les roues et la suspension des roues ainsi que leurs fréquences respectives. Si l'on peut exclure des fréquences propres inférieures à 40 Hz du DSE, l'essai peut être effectué avec une fréquence de 35 Hz et il peut donc être réalisé sur un banc d'essai électromécanique.


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ISO 16750-3:2007:2007-08

ISO 16750-3:2007(F)

Tableau 15 — Valeurs de l'accélération maximale en fonction de la fréquence si la fréquence propre, fn, la plus basse du DSE < 40 Hz Plan en fonction du plan dans le véhicule

Fréquence Hz


Durée min

Nombre de cycles (approximatif)

8 à 16

150

4

2 800

8 à 16

120

10

7 000

8 à 32

100

20

21 000

8 à 16

300

4

2 800

8 à 16

250

10

7 000

8 à 32

200

20

21 000

longitudinal, latéral

vertical

Tableau 16 — Valeurs de l'accélération maximale en fonction de la fréquence si la fréquence propre, fn, la plus basse du DSE W 40 Hz Plan en fonction du plan dans le véhicule

longitudinal, latéral

vertical

4.1.2.9.3

Fréquence Hz


Nombre de cycles (approximatif)

35

150

2 800

35

120

7 000

35

100

21 000

35

300

2 800

35

250

7 000

35

200

21 000

Exigence

Aucune rupture ne doit survenir. L'état fonctionnel A est exigé pendant le mode de fonctionnement 3.2 comme défini dans l'ISO 16750-1 et l'état fonctionnel C est exigé pendant les périodes où le mode de fonctionnement est différent.

4.2

Choc mécanique

4.2.1 4.2.1.1

Essai pour dispositifs montés dans ou sur des portes et des trappes Objectif

La contrainte apparaît au moment de la fermeture quand la porte ou la trappe est claquée. Le mode de défaillance est la détérioration mécanique, par exemple un condensateur qui se détache à l'intérieur du boîtier d'un module de commande électronique par suite des fortes accélérations provoquées par une porte qui claque.

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ISO 16750-3:2007:2007-08

ISO 16750-3:2007(F)

4.2.1.2

Essai

Choisir l'un des profils indiqués dans le Tableau 17 et effectuer l'essai conformément à la CEI 60068-2-29. ⎯

Mode de fonctionnement du DSE:

1.2 (voir l'ISO 16750-1);

⎯

Forme de choc (formes de l'impulsion):

semi-sinusoïdale.

Le DSE doit être fixé sur la table vibrante selon une orientation permettant de produire un effet d'accélération dans le même sens que lors de l'utilisation réelle sur le véhicule. Tableau 17 — Nombre de chocs

4.2.1.3

Emplacement

Profil de choc 1 500 m/s2; 11 ms

Profil de choc 2 300 m/s2; 6 ms

Porte du conducteur, porte de chargement

13 000

100 000

Portes des passagers

6 000

50 000

Couvercle du coffre, hayon arrière

2 400

30 000

Capot moteur

720

3 000

Exigence

L'état fonctionnel doit être de classe C comme défini dans l'ISO 16750-1. 4.2.2 Essai de choc mécanique pour des équipements installés sur des points rigides de la carrosserie et du châssis 4.2.2.1

Objet

Cet essai permet la vérification du DSE contre les dysfonctionnements et la rupture causés par un choc sur la carrosserie ou le châssis. La contrainte apparaît lorsque le véhicule franchit une bordure de trottoir à grande vitesse, etc. Le mode de défaillance est la détérioration mécanique, par exemple un condensateur qui se détache à l'intérieur du boîtier d'un module de commande électronique par suite des fortes accélérations qui apparaissent. 4.2.2.2

Essai

Effectuer l'essai conformément à la CEI 60068-2-29: ⎯

mode de fonctionnement du DES:

3.2 (voir l'ISO 16750-1);

⎯

forme de l'impulsion:

semi-sinusoïdale;

⎯

accélération:

500 m/s2;

⎯

durée:

6 ms;

⎯

nombre de chocs:

10 par direction d'essai.

L'accélération résultant du choc pendant l'essai doit avoir la même direction que l'accélération résultant du choc dans le véhicule. Si la direction de l'effet du choc n'est pas connue, le DSE doit être contrôlé dans les six directions de l'espace.


21


ISO 16750-3:2007:2007-08

ISO 16750-3:2007(F)

4.2.2.3

Exigence

L'état fonctionnel doit être de classe A comme défini dans l'ISO 16750-1. 4.2.3 4.2.3.1

Essai pour dispositifs montés dans ou sur la boîte de vitesses Objectif

Cet essai vérifie les DSE pour des défaillances et la rupture causée par des chocs lors du changement de mécanisme. Cet essai est applicable à des DSE conçus pour être montés dans ou sur la boîte de vitesses. Les contraintes apparaissent pendant des opérations de changement de vitesse commandées par un système pneumatique. Le mode de défaillance est la détérioration mécanique, par exemple un condensateur qui se détache à l'intérieur du boîtier d'un module de commande électronique par suite des opérations de changement de vitesse commandées par un système pneumatique. 4.2.3.2

Essai

Effectuer l'essai conformément à la CEI 60068-2-29: ⎯

mode de fonctionnement du DSE:

3.2 (voir l'ISO 16750-1);

⎯

forme de l'impulsion:

semi-sinusoïdale;

⎯

accélération max. type: ⎯

pour les véhicules utilitaires:

3 000 m/s2 à 50 000 m/s2,

⎯

pour les voitures particulières:

à convenir entre le client et le fournisseur;

⎯

durée type:

< 1 ms;

⎯

température:

à convenir entre le client et le fournisseur;

⎯

nombre de chocs:

à convenir entre le client et le fournisseur.

Les valeurs mentionnées ci-dessus pour les véhicules utilitaires interviennent essentiellement pendant des changements de vitesses à commande pneumatique (on effectue habituellement 150 000 changements de vitesses si un système de changement de gamme est installé). Les contraintes effectives dues aux chocs dépendent à la fois de l'emplacement de montage de la boîte de vitesses et de ses caractéristiques de conception; elles doivent dans certains cas particuliers être vérifiées par des mesurages appropriés (fréquence d'échantillonnage recommandée: de 25 kHz ou plus). Un essai doit être réalisé à la suite à d'un accord entre le constructeur et l'utilisateur. L'accélération résultant du choc pendant l'essai doit avoir la même direction que l'accélération résultant du choc dans le véhicule. Si la direction de l'effet du choc n'est pas connue, le DSE doit être contrôlé dans les six directions de l'espace. 4.2.3.3

Exigence

L'état fonctionnel doit être de classe A comme défini dans l'ISO 16750-1.

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ISO 16750-3:2007:2007-08

ISO 16750-3:2007(F)

4.3

Essai de chute libre

4.3.1

Objectif

Cet essai vérifie les DSE pour des défaillances et la rupture causée par une chute libre. Un système ou un équipement peut tomber sur le sol pendant une manipulation, par exemple sur la chaîne de fabrication du constructeur de la voiture. Si un système ou un composant est visiblement endommagé après une chute, il sera remplacé. Mais s'il n'est pas visiblement endommagé, il sera installé dans la voiture et doit alors fonctionner correctement. Le mode de défaillance est la détérioration mécanique, par exemple un condensateur qui se détache à l'intérieur du boîtier d'un module de commande électronique par suite des fortes accélérations qui apparaissent lorsque le DSE heurte le sol. 4.3.2

Essai

Les pièces qui sont, de toute évidence, endommagées par la chute n'ont pas à être vérifiées, par exemple les phares. Les pièces qui peuvent résister à une chute sans dommages visibles doivent être contrôlées comme suit. Effectuer la séquence d'essai conformément à la CEI 60068-2-32 en utilisant les paramètres d'essai suivants: ⎯

nombre de DSE:

3;

⎯

nombre de chutes par DSE:

2;

⎯

hauteur de chute:

1 m de chute libre ou la hauteur de manipulation réelle selon les conventions acceptées;

⎯

surface d'impact:

sol en béton ou plaque en acier;

⎯

orientation du DSE:

première chute de chaque DSE à un axe dimensionnel différent, la deuxième chute de DSE selon le même axe mais sur le côté opposé du boîtier;

⎯

mode de fonctionnement du DSE:

1.1 (voir l'ISO 16750-1);

⎯

température:

à convenir entre le client et le fournisseur.

Examiner visuellement les DSE après leurs chutes. 4.3.3

Exigence

Aucun dommage caché n'est autorisé. Des dommages mineurs sur le boîtier sont tolérés tant que cela n'affecte pas le fonctionnement du DSE. Son bon fonctionnement doit être démontré après l'essai. L'état fonctionnel doit être de la classe C définie dans l'ISO 16750-1.

4.4

Résistance superficielle/résistances à la rayure et à l'abrasion

Les essais et les exigences doivent faire l'objet d'un accord entre le constructeur et le client, par exemple le marquage et les indications portés sur les éléments de commande et les clés doivent rester visibles.

4.5

Projections de graviers

Cet essai permet de vérifier la résistance aux projections de graviers dans des endroits exposés, par exemple à l'avant.


23


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ISO 16750-3:2007(F)

5

Lettres codes pour les contraintes mécaniques

Pour les lettres codes pour les contraintes mécaniques, voir Tableau 18.

6

Documentation

Pour la documentation, les désignations décrites dans l'ISO 16750-1 doivent être utilisées. Tableau 18 — Codage correspondant aux essais et exigences

4.1.2.1.2.2

4.1.2.2.2

4.1.2.3.2

4.1.2.4.2

4.1.2.5.2

4.1.2.6.2.1

4.1.2.6.2.2

4.1.2.7.2

4.1.2.8.2

4.1.2.9.2

4.2.1.2

4.2.2.2

4.2.3.2

Essai I aléatoire

Essai II

Essai III

Essai IV

Essai V

Essai VI sinusoïdal

Essai VI aléatoire

Essai VII

Essai VIII

Essai IX

Choc mécanique Profil 1

Choc mécanique Profil 2

Choc mécanique

Chute libre

courbe 1

oui

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

B

courbe 2

oui

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

C

—

—

—

oui

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

D

—

—

—

—

oui

—

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

E

—

—

—

—

oui

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

oui

F

—

—

—

—

oui

—

—

—

—

—

—

oui

—

—

oui

G

—

—

—

—

oui

—

—

—

—

—

—

—

oui

—

oui

H

—

—

—

—

—

oui

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

I

—

—

—

—

—

oui

—

—

—

—

—

—

—

oui

oui

J

—

—

—

—

—

—

oui

oui

—

—

—

—

—

—

oui

K

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

—

—

—

—

—

oui

L

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

—

—

—

—

oui

oui

M

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

—

—

oui

—

—

oui

N

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

—

—

—

oui

—

oui

O

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

—

—

—

oui

P

—

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

—

—

—

—

oui

Q

—

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

—

—

—

oui

oui

R

—

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

—

oui

—

—

oui

S

—

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

—

—

oui

—

oui

T

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

—

—

oui

oui

U

—

—

oui

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

oui

V

—

—

—

—

—

—

—

oui

—

—

—

—

—

—

oui

Z

24

4.3.2

4.1.2.1.2.1

A

Lettre code

Essai I sinusoïdal

Exigence conformément à

selon accord



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ISO 16750-3:2007(F)

Annexe A (informative) Lignes directrices pour l'élaboration de profils d'essai pour les essais de vibrations

A.1 Objectif L'objectif des présentes lignes directrices est de garantir que l'utilisateur de la présente partie de l'ISO 16750 pourra, à partir des mesurages des vibrations, élaborer des profils d'essai reproductibles permettant d'éviter des erreurs.

A.2 Généralités Il convient de clarifier le procédé de création de profils d'essai au moyen de la documentation recommandée. Le procédé de création de profils d'essai est décrit dans le Tableau A.1.

A.3 Méthode de commande pondérée En général, les réponses du DSE (niveau de réponse aux fréquences propres) diffèrent selon que le dispositif est monté dans le véhicule ou sur la table vibrante. Cela tient au fait que la rigidité du montage et la réaction dynamique diffèrent dans les deux cas. Pour pouvoir reproduire les essais de vibrations en laboratoire, il est nécessaire que le mécanisme vibratoire soit aussi rigide que possible et qu'il soit donc normalement beaucoup plus rigide que dans une voiture. Il convient également de tenir compte du fait que les points de montage du DSE bougent normalement en phase sur le mécanisme vibratoire, alors que les points de montage du dispositif sur le véhicule peuvent ne pas bouger en phase aux fréquences propres spécifiques du DSE. Cela tient au fait que la rigidité du mécanisme vibratoire est supérieure à celle de la fixation sur le véhicule. En outre, la réaction dynamique du DSE pendant l'essai de vibrations (atténuation de l'excitation) est réduite au minimum par l'unité de commande des vibrations. Cela conduit, en cas de résonance pendant l'essai sur la table vibrante, à des pics de réponse bien supérieurs à ceux que l'on obtiendrait dans le véhicule avec une excitation similaire, au moins lorsque les DSE sont lourds/encombrants. Pour éviter des essais excessifs, il peut donc être nécessaire d'appliquer la méthode de commande pondérée, conformément à la CEI 60068-2-64. Pondération recommandée: moyenne du signal de commande = (3 × excitation) + (1 × réponse du DSE).


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ISO 16750-3:2007:2007-08

ISO 16750-3:2007(F)

Tableau A.1 — Élaboration de profils d'essai pour les essais de vibrations Documentation/paramètres recommandés Article

Documentation Description du véhicule

Montage sur le Conditions aux limites moteur

Données techniques (par exemple puissance, régime maximal, vitesse nominale, volume, type de moteur, nombre de cylindres) Châssis dynamométrique et/ou route

Observations

Pleine charge

Description justificative du terrain/de la piste d'essai Montage sur la carrosserie

Surfaces routières (par exemple pavés de pierre, tôle ondulée, «hip hop») Vitesse de conduite Fréquence d'échantillonnage, f

Collecte des Longueur de bloc, b données sur le Résolution véhicule

W 2,5 × fmax

Df = 1/(féchantillon × b)

W 2k (où k est la pente) LSB < 0,1 % de la valeur maximale

Techniques et méthodes de filtrage

Filtre antirepliement à fmax avec > 48 db/oct filtre passe-haut (ffiltre < fmin) pour éviter le décalage

TFR de la retenue de crête

Retenue de crête

Fenêtrage

«Hanning» pour signaux fixes (pas de signaux transitoires)

LSB = bit le moins significatif

Référence pour la création d'essais avec vibration sinusoïdale

Pas de fenêtrage pour les signaux transitoires (facteur de crête > 6) Analyse des données

Valeur efficace en fonction du rapport vitesse/temps Caractéristique du signal Moyenne arithmétique de la DSP de la fenêtre de (partie sinusoïdale/aléatoire temps avec la valeur efficace maximale du signal)

Référence pour la création d'essais aléatoires ou la partie aléatoire d'un essai ie avec vibration sinusoïdale t

Diagramme en cascade Autocorrélation pour les signaux fixes Méthodes et procédés utilisés pour élaborer le profil d'essai

Par exemple, décrire tous les points clés, y compris la réduction des données (moyenne/enveloppe)

Expliquer les hypothèses et les modèles utilisés pour établir la corrélation entre les contraintes sur Méthodes et procédures le terrain et les contraintes d'essai, d'une part, et utilisées pour déterminer la entre la durée de vie et la durée de l'essai, d'autre durée de l'essai part, en procédant, par exemple, conformément à la MIL-standard 810, avec la valeur M fondée sur le matériau le plus critique Élaboration du profil d'essai Pour des composants Prendre en compte la distribution du régime montés sur le moteur moteur Pour des composants montés sur la carrosserie

Valeur M = gradient de la courbe C/N (contrainte en fonction du nombre)

Prendre en compte le kilométrage effectué dans des conditions de mauvaise route

Justification des méthodes — Procédés et jugement technique Paramètres d'essai

26

Par exemple, voir les essais de 4.1.3



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ISO 16750-3:2007(F)

A.4 Distribution du régime moteur Il existe une relation générale entre la vitesse de rotation (r/min) et le niveau des vibrations. Le niveau des vibrations augmente lorsque la vitesse de rotation augmente (voir Figure A.1 et Tableau 2). Pour l'essai de fatigue, il suffit de tenir compte de la plage de régimes correspondant aux niveaux d'accélération les plus élevés. Il s'agit de la plage comprise entre 0,9nnom et nmax, où nnom est le régime moteur à puissance maximale et nmax est le régime moteur à sécurité maximale. Pour évaluer la durée de l'essai, il est nécessaire de prendre en compte différentes distributions du régime moteur et la durée de vie du véhicule. Toutes les distributions disponibles du régime moteur montrent que la plage de régimes comprise entre 0,9nnom et nmax n'est pas très souvent utilisée, en principe. Pour la présente partie de l'ISO 16750, trois distributions ont été choisies: a)

une distribution du régime moteur qui a été publiée dans un document SAE [2] dans lequel 55 voitures étaient étudiées (70 000 km; 10 000 trajets);

b)

une distribution du régime moteur «défavorable», qui a été enregistrée pendant les mesurages de température visant à atteindre des températures très élevées. Les véhicules ont donc été conduits dans une plage de régimes très élevés;

c)

les distributions ont été pondérées de 1)

Document SAE

= 80 %;

2)

«défavorable»

= 20 %.

Cela conduit à une distribution de 0,5 % dans la plage des régimes comprise entre 0,9nnom et nmax. Ainsi, des essais effectués pendant une durée de 22 h sur chaque axe équivalent à approximativement 4 400 h de durée de vie dans la voiture. Avec une vitesse moyenne de 40 km/h, cela représente un kilométrage de 176 000 km. L'ingénieur d'essai est autorisé à modifier proportionnellement la durée de l'essai, s'il souhaite tenir compte de combinaisons différentes de durée de vie, de kilométrage et de distribution du régime moteur. Il convient que la durée maximale de l'essai de fatigue soit inférieure à 100 h, car, à ce stade, la limite de fatigue est déjà atteinte.


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ISO 16750-3:2007(F)

Légende X régime moteur normalisé, en r/min — jusqu'à nnom Y1 niveau de la valeur efficace — normalisé, % Y2 distribution du régime moteur, en r/min 1 2

niveau de valeur efficace en fonction du régime moteur u 0,9nnom niveau de valeur efficace en fonction du régime moteur > 0,9nnom

Figure A.1 — Valeur efficace du niveau d'accélération et distribution du régime moteur pondérée en fonction du régime moteur

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ISO 16750-3:2007(F)

Tableau A.2 — Valeur efficace du niveau d'accélération et distribution du régime moteur pondérée en fonction du régime moteur n/nnom 0,050 0,075 0,100 0,125 0,150 0,175 0,200 0,225 0,250 0,275 0,300 0,325 0,350 0,375 0,400 0,425 0,450 0,475 0,500 0,525 0,550 0,575 0,600 0,625 0,650 0,675 0,700 0,725 0,750 0,775 0,800 0,825 0,850 0,875 0,900 0,925 0,950 0,975 1,000 1,025 1,050 1,075 1,100 1,125 1,150 1,175 1,200 1,225

Valeur efficace en fonction du régime moteur (normalisé) %

1 2 3 4 4 5 6 7 8 7 8 10 11 11 12 14 15 16 18 18 19 22 23 25 27 30 33 36 39 43 44 48 52 55 59 65 68 58 63 66 54 47 61 100

Probabilité du régime moteur a (px) % 0,56 0,56 0,02 0,02 8,00 8,00 5,75 5,75 3,06 3,06 4,70 4,70 5,69 5,69 5,06 5,06 3,95 3,95 3,23 3,23 2,26 2,26 1,56 1,56 1,34 1,34 1,20 1,20 1,00 1,00 0,79 0,79 0,57 0,57 0,40 0,40 0,31 0,31 0,22 0,22 0,19 0,19 0,06 0,06 0,04 0,04 0,02 0,02

Probabilité du régime moteur b (px′) % 2,14 2,14 5,69 5,69 5,09 5,09 4,04 4,04 4,73 4,73 5,31 5,31 5,61 5,61 5,72 5,72 3,85 3,85 3,48 3,48 1,71 1,71 1,39 1,39 0,55 0,55 0,39 0,39 0,19 0,19 0,09 0,09 0,03 0,03 0,01 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Distribution du régime moteur pondérée c (20px + 80px′)/100 1,82 1,82 4,56 4,56 5,67 5,67 4,38 4,38 4,40 4,40 5,19 5,19 5,62 5,62 5,59 5,59 3,87 3,87 3,43 3,43 1,82 1,82 1,42 1,42 0,71 0,71 0,55 0,55 0,35 0,35 0,23 0,23 0,14 0,14 0,08 0,08 0,06 0,06 0,04 0,04 0,04 0,04 0,01 0,01 0,01 0,01 0,00 0,00

a

Distribution «défavorable». Distribution SAE. c Distributions du régime moteur cumulée pondérée (n > 0,9nnom) est de 0,5 %, la durée de l'essai de 22 h correspond à 4 400 h pour le véhicule. b


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A.5 Calcul de la fatigue A.5.1 Exemple pour des voitures particulières, montées sur la carrosserie (masses suspendues) Vérifier si un essai de vibrations aléatoires de 8 h est suffisant pour couvrir les contraintes auxquelles une voiture est soumise pendant toute sa durée de vie. NOTE Les mesurages et les calculs ont été effectués sur une unité de commande électronique (UCE). Il ne s'agit que d'un exemple. Les méthodes présentées ne se limitent ni à une unité UCE ni à des composants montés sur la carrosserie.

A.5.2 Mode opératoire A.5.2.1 Effectuer le mesurage des vibrations sur la piste d'essai (route à profil irrégulier) et durant l'essai de vibrations aléatoires sur l'UCE en utilisant au moins 2 points de mesure, un sur l'emplacement de montage de l'UEC (entrée ou courant électrique d'excitation) et un permettant de mesurer la réaction sur la carte de circuit imprimé. A.5.2.2 Déterminer la répartition de la contrainte sur la carte de circuit imprimé en utilisant une méthode de comptage des cycles (voir A.5.5, A.5.6 et Figure A.2) pendant la durée de mesure. A.5.2.3 Choisir la durée de vie de la voiture et le pourcentage de mauvaises conditions de route (deux paramètres à choix). A.5.2.4 Calculer la répartition de contrainte attendue sur la carte de circuit imprimé en multipliant le résultat du comptage dans chaque classe par le facteur suivant: ⎯

durée de l'essai/durée de mesure pendant l'essai;

⎯

durée de vie de la voiture × pourcentage de mauvaises conditions de route/durée de mesure dans la voiture.

A.5.2.5 Les nouvelles répartitions de contrainte sont utilisées pour calculer la limite de fatigue qui correspond à une défaillance de 1. Ces calculs sont fondés sur les hypothèses suivantes: ⎯

«Hypothèse de Woehler» et modifications («Haibach»); et

⎯

«Hypothèses Palmgren-Miner sur l'accumulation linéaire de défaillance»; (voir détails en A.5.7 et Figure A3).

Le Tableau A.5 représente le bref résultat du calcul de fatigue pour différents modèles de contrainte en fonction du nombre de cycles de contrainte (modèle C/N).

A.5.3 Conclusions A.5.3.1

Généralités

Les résultats de l'exemple choisi montrent que la contrainte (limite de fatigue) résultant d'une durée d'essai de 8 h est de l'ordre de 1,7 (1,37 − 2,06) fois supérieure à la contrainte qui s'exerce dans la voiture durant 5 400 h sur notre piste d'essai. Des mesurages et des calculs analogues ont été effectués durant plus de 20 ans et cela dans de nombreuses applications. Les résultats se sont toujours avérés semblables et confirment qu'une durée d'essai de 8 h est suffisante.

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A.5.3.2

Autres éléments confirmés

L'expérience sur le terrain depuis plus de 20 ans n'a répertorié aucune défaillance causée par des vibrations. Des comparaisons effectuées entre les mesurages effectués sur les pistes d'essai choisies et ceux effectués sur un choix de routes publiques en mauvaises conditions montrent que les pistes d'essai représentent des conditions beaucoup plus sévères que celles des routes publiques. Les paramètres choisis (durée de vie de la voiture 6 000 h, mauvaises conditions de route 90 %) sont le pire des cas envisageables. Normalement, le calcul s'effectue avec une mauvaises, proportion de conditions de routes inférieures à 50 %.

A.5.4 Paramètres d'essai Les paramètres d'essai sont les suivants: ⎯

équipement d'essai:

table vibrante électrodynamique;

⎯

assemblage de montage:

UCE fixé de manière rigide sur la table vibrante;

⎯

point de contrôle:

sur la table vibrante;

⎯

direction:

C, perpendiculaire à la carte de circuit imprimé;

⎯

valeur efficace de l'accélération:

33 m/s2;

⎯

spectre d'essai:

voir ci-dessous.

Tableau A.3 — Exemple d'essai de vibrations aléatoires, paramètres Fréquence Hz

PSD a (m/s2)2/Hz

10

20

30

20

200

0,5

1 000

0,1

a

Le spectre choisi est légèrement différent du spectre indiqué en 4.1.2.4.2. À la résonance (environ 600 Hz), la différence est négligeable.

A.5.5 Résultats Les résultats d'essai donnés dans le Tableau A.4 sont basés sur les paramètres suivants: ⎯

répartition des contraintes, calculée pour un essai de 8 h, à partir d'une durée de mesure de 19,91 s;

⎯

répartition des contraintes, à partir d'une durée de mesure de 3,69 s en conditions de mauvaise route (route bosselée, 50 km/h), calculée pour 5 400 h (durée de vie de la voiture 6 000 h, proportion de conditions de mauvaise route de 90 %).


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Tableau A.4 — Résultats d'essai Essai de vibrations aléatoires de 8 h Classe d'accélération ai m/s2 403,4 377,4 351,3 325,3 299,3 273,3 247,2 221,2 195,2 169,2 143,1 117,1 91,09 65,06

Conduite sur mauvaise route durant 5 400 h

Nombre de cycles par classe ni

Classe d'accélération ai m/s2

6 509 9 402 18 082 43 396 104 150 203 237 434 680 721 815 1 160 835 1 595 516 2 104 692 2 438 116 2 606 636 2 345 538

Nombre de cycles par classe ni

129,4 112,7 104,4 96,04 87,69 79,34 70,99 62,64 54,28 45,93 37,58 29,23 20,88 12,53

2 636 719 2 636 719 7 910 156 5 273 438 7 910 156 7 910 156 7 910 156 18 457 031 10 546 875 47 460 938 84 375 000 152 929 688 271 582 031 690 820 313

Tableau A.5 — Résultat du calcul de la fatigue pour différents modèles de contraintes en fonction du nombre de cycles de contraintes (C/N) Cycle de fatigue du modèle C/N

Pente, k, sur le graphique C/N 3,5 5

2 000 000 7 10 3,5 5 10 000 000 7 10 3,5 5 50 000 000 7 10

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Hypothèse

Niveau de fatigue calculé pour l'essai de vibrations aléatoires (24 «modèles C/N») m/s2

Niveau de fatigue requis pour 5 400 h de conduite sur mauvaise route (24 «modèles C/N») m/s2

Comparaison

Haibach Miner Haibach Miner Haibach Miner Haibach Miner

250 229 246 236 252 249 267 266

165 133 144 131 136 130 132 130

OK OK OK OK OK OK OK OK

Haibach Miner Haibach Miner Haibach Miner Haibach Miner Haibach Miner Haibach Miner Haibach Miner Haibach Miner

173 169 187 184 205 203 229 229 112 112 137 137 164 164 196 196

126 112 118 112 116 113 117 115 91 87 93 91 97 96 102 101

OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK



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A.5.6 Détermination de la répartition de la contrainte à partir du diagramme d'évolution mesuré Il y a une pointe maximale entre deux périodes moyennes au niveau zéro. Dans chaque classe (niveau d'accélération), on compte le nombre de pointes maximales pendant la durée du mesurage. Le résultat de cette méthode de comptage donne le nombre de demi-cycles pour chaque classe, autrement dit la répartition de la contrainte à partir du diagramme d'évolution mesuré. La répartition de la contrainte pendant la durée de l'essai est obtenue en utilisant un facteur de (durée d'essai/durée du mesurage) pour chaque classe, par exemple (8 h × 3 600 s/h)/19,9 s = 1 447). La répartition de la contrainte sur la durée de vie de la voiture est obtenue en utilisant un facteur de (durée de vie de la voiture × pourcentage de mauvaises conditions de route/durée du mesurage) pour chaque classe, par exemple (6 000 h × 0,9 × 3 600 s/h)/3,69 s = 5 268 293).

Légende X temps Y

classe, en m/s2

a

Nombre de demi-cycles dans chaque classe.

Figure A.2 — Méthode de comptage de la répartition de la contrainte

A.5.7 Calcul des limites de fatigue Pour la détermination de la limite de fatigue, aD, il faut choisir un modèle de C/N décrit par la pente, k, et le nombre, ND, de fatigue. On choisit ensuite n'importe quelle valeur de départ pour aD. À partir du modèle de C/N choisi, on peut calculer le nombre de cycles jusqu'à la défaillance, Ni, pour chaque niveau d'accélération, ai, et le nombre de cycles correspondant, ni. Conformément à la règle de Palmgren/Miners, la défaillance partielle, si, à chaque niveau, ai, est définie par l'équation suivante: si = ni/Ni


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La défaillance complète, S, est définie par l'équation suivante: S = ∑si La défaillance intervient par définition pour S W 1. Avec la valeur de départ arbitrairement choisie pour aD, la défaillance sera nécessairement soit < 1, soit > 1. Par itération, la valeur aD est variée jusqu'à une défaillance de «1». Sans investigation ni expérimentation approfondies, il est impossible de savoir si le modèle de C/N choisi est réaliste. C'est pourquoi, il est judicieux de couvrir une plage étendue pour chaque paramètre C/N (par exemple en se reportant à la littérature spécialisée). Pour le moment, nous utilisons 24 modèles («2 hypothèses séparées», «4 pentes k» et «3 cycles de limite de fatigue ND»). Certains de ces modèles ne correspondent pas à la réalité, d'autres, s'y apparentent davantage. Il est espéré qu'au moins l'un de ces 24 modèles est suffisamment réaliste. Mais, même si tel n'est pas le cas, la qualité de la comparaison ne sera pas trop faussée si le même modèle de C/N ou les mêmes défaillances entrent en jeu dans les deux situations (la voiture et l'essai), car, dans une comparaison, certaines des défaillances sont compensées. Si toutes les 24 valeurs de aD résultant de l'essai sont plus élevées que celles admises dans la voiture, les contraintes dans la voiture sont admissibles. La répartition de la contrainte pour l'exemple choisi et le graphique C/N correspondant (un modèle) sont représentés dans le Tableau A.6 et à la Figure A.3.

Légende X nombre de cycles Y 1

niveau d'accélération pente, k

2 3

modification Haibach de la pente, 2k−1 Palmgreen-Miner

S = ∑(ni/Ni) u 1 Figure A.3 — Hypothèses Palmgren-Miner — Accumulation linéaire du dommage, S

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Tableau A.6 — Comparaison de la répartition de la contrainte entre l'essai de vibrations aléatoires et un mesurage relevé sur le terrain Essai de vibrations aléatoires (8 h) accélération m/s2

nombre de cycles, n

Graphe C/N correspondant (2 × 106; k = 5; aD = 229 m/s2) accélération m/s2

nombre de cycles C/N

Mesurage dans la voiture; route bosselée (5 400h) accélération m/s2

nombre de cycles, n

403,40

6 509

403,4

276 718

129,40

2 636 719

377,40

9 402

377,4

349 387

112,70

2 636 719

351,30

18 082

351,3

448 993

104,40

7 910 156

325,30

43 396

325,3

587 650

96,04

5 273 438

299,30

104 150

299,3

786 574

87,69

7 910 156

273,30

203 237

273,3

1 081 121

79,34

7 910 156

247,20

434 680

247,2

1 536 185

70,99

7 910 156

221,20

721 815

229,0

2 000 000

62,64

18 457 031

195,20

1 160 835

229,0

1 000 000 000

54,28

10 546 875

169,20

1 595 516

—

—

45,93

47 460 938

143,10

2 104 692

—

—

37,58

84 375 000

117,10

2 438 116

—

—

29,23

152 929 688

91,09

2 606 636

—

—

20,88

271 582 031

65,06

2 345 538

—

—

12,53

690 820 313

39,04

1 823 343

—

—

4,176

3 158 789 063


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Légende X Y

nombre de cycles accélération, en m/s2

1 2

essai de vibrations aléatoires (8 h) mesurage dans la voiture

3

courbe de Woehler correspondant à l'essai de vibrations aléatoires (2 × 106; k = 5; aD = 229 m/s2)

Figure A.4 — Répartition de la contrainte et courbe C/N (un modèle)

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Annexe B (informative) Exigences mécaniques recommandées pour les équipements en fonction de leur emplacement de montage

Le Tableau B.1 indique les exigences mécaniques recommandées pour les équipements en fonction de leur emplacement de montage. Tableau B.1 — Emplacement de montage Emplacement de montage

Essais recommandés et exigences (Lettres codes, voir l'ISO 16750-1) Véhicule particulier

Compartiment moteur

sur la carrosserie

D, K

sur le châssis

K, L

sur la boîte flexible de répartition d'air, fixation non rigide

C

dans la boîte flexible de répartition d'air, fixation non rigide

C

sur le moteur

A, B, J

dans le moteur

A, B, J

sur la boîte de vitesses/ le ralentisseur

U,V

dans la boîte de vitesses/ le ralentisseur

U,V

sans exigences particulières Compartiment passager exposé au rayonnement solaire direct Coffre à bagages/compartiment de charge

D, E, K, L D, E, K, L

coffre à bagages/compartiment de charge

D, E, K, L

sur la carrosserie

D, E, K, L K

masses soubassement suspendues de carrosserie/ passage de roue masses non suspendues

Montage à l'extérieur

D, E, K, L

exposé à de la chaleur rayonnée

sur le châssis

D, E, K, L H, I, O, T

dans/sur la porte du compartiment pour passagers

F, G, R, S

sur le capot du compartiment moteur

F, G, R, S

sur le couvercle/la porte du compartiment à bagages

F, G, R, S

sur le couvercle/la porte du coffre

F, G, R, S

dans une cavité

donnant sur l'intérieur

D, E, K, L

donnant sur l'extérieur

D, E, K, L

dans des compartiments spéciaux


Véhicule commercial

D, E, K, L

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Bibliographie

[1]

CEI 60068-2-80, Essais d'environnement — Partie 2-80: Essais — Essai Fi: Vibration — Mode d'essais mixés

[2]

SAE 2005-01-1071: Cae Virtual Test of Air Intake Manifolds Using Coupled Vibration and Pressure Pulsation loads

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