一、试验目的:检测汽车车桥在加载实验的全局三维变形和局部三维全场应变 1. 载荷作用下,汽车车桥表面关键点的位移、变形测量。(采用XTSD三维光学静态变形测量分析系统) 2. 载荷作用下,汽车车桥表面局部区域的位移、应变测量。(采用XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统) 传统方法一般采用位移传感器来测量变形,采用应变片测量应变,存在以下问题: 1.位移传感器一般是一维,无法测量三维位移和变形。要测量较多点的变形,需要安装众多的位移传感器,使用非常麻烦,精度不高。 2.应变片能够测量一维应变,无法测量三维应变。较难测量三维全场应变测量。 1. 汽车车桥制件; 2. 四通道加载实验系统; 3. XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统; 4. XTSD三维光学静态变形测量分析系统; 5. 自喷漆、标志点、标准尺、计算机,电缆线等。 XTDIC三维数字散斑全场应变测量分析系统 XTSD三维光学静态变形测量分析系统 汽车车桥 实验现场(车桥正面三维全场应变测量) 实验现场(车桥下面三维全场应变测量)
1. 布置和粘贴标志点,用于表面关键点的位移、变形测量,如下图所示。 布置标志点 标志点包括:环状的编码标志点和圆形的非编码标志点,均可用于载荷作用下车桥表面变形的跟踪和位移计算。标尺用于确定标志点对应的实际空间三维坐标。 2. 利用哑光自喷漆在车桥表面制备散斑特征(如下图所示),以用于局部位移、应变的测量和计算。 散斑特征 3. 实验加载方案。利用四通道实验机控制系统,采用负载控制方式,分28级对车桥制件进行加载,加载路径如下图所示。 1. 标志点图像采集。采用千万像素级的单反相机,在车桥加载后的不同阶段,快速地从不同方位拍摄照片,以用于表面标志点的静态变形计算。 2. 散斑图像采集。利用散斑测量系统的测量头、控制箱、计算机、软件控制模块进行车桥表面散斑图像的采集。测量头由两个高频LED灯和两个工业CCD相机组成,见下图。采集速度:每秒1帧。 测量头 五、数据处理 1. 对于采集的标志点图像,采用XTSD三维光学静态变形测量系统进行处理。 2. 对于采集的散斑图像,采用XTDIC 三维数字散斑应变测量分析系统处理。 两个系统的软件如下图所示。 XTSM三维光学静态变形测量系统 XTDIC 三维数字散斑应变测量分析系统 六、实验结果 静态变形测量 试验机载荷为1吨,4吨,6吨,8吨,10吨,12吨,16吨,40吨时车桥表面标志点变形测量结果,利用OpenGL三维显示。 载荷为1吨时 载荷为4吨时 载荷为6吨时 载荷为16吨时 载荷为40吨时
实验条件:连续加载1~40吨; 加载时间:120秒;加载到40吨时维持 1. 加载过程,测量区位移分布色谱图:(采集速度每秒1帧) 2. 测量区平均位移—时间曲线: E方向位移 X方向位移—时间曲线 Z方向位移—时间曲线 3. 测量区平均应变—时间曲线: 八、底面测量结果 实验条件:连续加载1~40吨; 加载时间:120秒。 1. 加载过程中测量区位移分布色谱图:(采集速度每秒1帧) 2. 测量区平均位移—时间曲线: Y方向位移 Z方向位移 3. 测量区平均应变—时间曲线:(最大主)应变—时间曲线 16t时EpsilonX应变场 16t时EpsilonX应变场二维投影 40t时EpsilonX应变场 40t时EpsilonX应变场二维投影 工件曲面的三维重建(散斑测量结果为三维实际工件的外形变形情况) 九、结果说明 1. 静态变形测量结果能非常直观地显示:被测车桥在不同加载阶段,表面点的三维坐标和位移变化;测量结果能以报表形式导出。 2. 加载条件相同时,两次散斑测量得到的平均位移变化基本一致,最大位移小于3.5mm。 3. 散斑测量得到的应变较小,最大应变小于0.1%。 4. 通过设置颜色条最值,可以灵活显示车桥表面的位移场和应变场。 |