半轴也叫驱动轴是将差速器与驱动轮连接起来的轴。工作时仅承受扭矩，它的两端不承受任何力和弯矩，半轴的外端凸缘用螺栓紧固到轮毂上，轮毂又通过两个相距较远的轴承装在半轴套管上。半轴的内端做有花键，外端做有凸缘，凸缘上有若干孔，广泛用在卡车上，半轴实物如下图所示。
图1 卡车半轴
关于半轴的扭转疲劳台架试验，国家标准《QCT293-1999汽车半轴台架试验方法》对半轴的扭转疲劳台架试验加载进行了定义。
图2 国家标准
标准里的扭矩是按照发动机的最大输出扭矩折算上速比得出来的或者按照轮胎最大附着力计算出的扭矩，根据这个标准做试验，貌似我们不关心匹配的车辆和实际的用户使用，也可以做试验，根据最后的失效次数计算标准里要求的B50和B10。
至少这个试验无法回答好几个问题，例如这样加载和用户使用一致么，这里做完试验相当于用户跑多少公里，这样做完试验能保证多少用户使用不出现问题等等。国家标准的好处是企业可以严格按照同一个标准去开发产品，但坏处同样也不小，极大的限制了人们开发疲劳试验的新思路。
本篇文章提倡的是按照用户使用下的实际载荷去加载到台架试验上，有如下步骤：
第一步：传感器安装
半轴扭转疲劳试验，直接需要的是半轴的扭矩时域信号，因此需要在半轴上粘贴应变片，建立应变与扭矩的线性关系。
首先将半轴固定在一个施加静态扭矩的设备上，或者是静扭设备。然后在半轴上粘贴两个半桥组成一个全桥或者直接粘贴一个全桥，然后引出信号线连接到数据采集器，这时候连续施加多级扭矩信号，记录半轴上应变信号，最后在excel表里得出线性关系。
图3 轴上粘贴应变片
图4 静扭试验台
因为半轴在整车上是旋转部件，因此采集扭矩信号时需要半轴的凸缘盘端安装一个滑环装置，滑环引出的信号线始终接触应变信号即扭矩信号，这样如下图所示，我们可以顺利地采集到半轴在整车上工作时产生的扭矩时域信号。
图5 滑环装置
第二步：载荷数据采集
这时候应该将车开到试验场，按照既定的试验规程到相应的特征路面上去跑，驾驶室的数据采集器记录相应的数据，之前数采上最好接上高低电平开关用于选取过渡路面数据方便后期直接删除，信号的采样率可以设置为512Hz。关于用户使用数据与试验场关联请阅读《载荷谱（二）：用户载荷与试车场载荷的关联》。
图6 两个半轴的扭矩信号
我们可以看到两个半轴的信号是对称的，将其中一个信号反相180度，两个信号除峰值不一样外其余都是一样的，证明数据的有效性。
第三步：数据处理及编辑
测试过程中会有很多因素影响测量信号，从而使信号产生一定的漂移，漂移信号本身的周期较大，一般大于记录信号的长度。主要有两种方法用于消除漂移：第一种方法是把时域数据分成很多段，逐步计算每段的均值并且同时减掉这个均值。第二种方法是高通滤波，滤波的时候可以设置一个很低的门槛去高通滤波即可。
数据有时会受外界的干扰，从而引入很多噪声混入真实的信号里，数据会产生很多细长的尖峰即毛刺信号。如果把毛刺信号单独取出来，毛刺信号的斜率很高，可通过识别高斜率的方式自动选中毛刺片段删掉，也可以手动选中删除，也可通过中值滤波去除。
由于液压设备只能模拟低频部分信号，而且也仅是低频部分信号会对样件产生损伤，因此需要对信号进行低通滤波处理。再者是一般的设备软件会对应一个默认的数据采样率，需要根据具体的设备软件要求重采样一下。
然后剩下一步就是删除小信号，本人强烈推荐手动删除法，根据信号的特性将所有相对小的片段删掉。如果想再加速的话，可以提供一下当前信号的采样率即改变信号的频率，人为地使当前信号压扁，这时频谱整体右移，但是注意别把信号压扁的太厉害影响固有频率了。
第四步：台架模拟
推荐用旋转油缸进行加载模拟试验，单缸加力臂的形式也可以，首先将样件按照整车约束方式固定在台架上。
图7 半轴固定在台架上
然后进行系统传递函数测量，操作过程是傻瓜式的，这有一个难点是参数设置，很难有一种标准去定义这些参数，但是可以尝试设置几套不同的参数，最后选择一条最优的FRF曲线。
图8 迭代过程
然后我们把目标信号结合传递函数的逆函数得到初步的激励信号，然后回放这个激励得到较小的响应信号，通过迭代的计算方法逐步修正激励信号，使系统的响应信号趋近目标信号。
第五步：执行耐久性试验
根据模拟之后的响应信号与最开始实测的载荷信号计算加速程度，然后我们最开始采集的信号已经是加速了的信号，也要结合进去这个加速程度，然后我们根据查找材料的性能参数，结合失效率定义一个时间，虽然简单的几个样件无法准确的验证失效率，至少我们通过简单的几个样件得出具备这种失效率的能力。这种情况是基于我们的样件很强壮，需要很长的时间才能损坏，但是我们不需要验证到其损坏阶段，验证到合适的时间位置能证明其满足要求即可。
图9 失效率
然后就按部就班的执行耐久性试验，详细记录试验过程以及可能出现的问题点。
本篇文章简单的描述了基于道路载荷数据的卡车半轴加速疲劳耐久性试验，这种试验方法中的加载和用户使用是一致的，这里做完试验也能计算相当于用户跑了多少公里，这样做完试验能保证例如99%用户使用不出现问题（需要前期关联）。
作者介绍
高超：来自某车辆企业，常年深耕各类疲劳试验和振动噪声试验，尤其疲劳试验更甚。
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