汽车行驶时处于一个相当复杂的振动环境中,其各个零部件都会受到或大或小的应力、应变的作用。经过一定的服役时间,一些零部件便容易发生疲劳损坏,出现裂纹或断裂。据统计,汽车90%以上的零部件损坏都属于疲劳损坏。从汽车诞生的那一天起,疲劳耐久就是整车的重要性能。
汽车车桥(又称车轴)通过悬架与车架(或承载式车身)相连接,其两端安装车轮。车桥的作用是承受汽车的载荷,维持汽车在道路上的正常行驶。作为底盘上的重要部件,其工作环境复杂,容易损坏,甚至会出现断裂,因此车桥的结构优化以及疲劳分析研究成为了一个重点问题。
对于新设计制造的车桥,需要利用专门的高动态性能固定试验台进行模拟加载试验,检测各项工作性能和可靠性指标。由于车桥的工作参数变化范围大,工况复杂多变,传统的测量方式难以精确地测试其关键部位的变形和裂纹出现位置。
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=b3a11b1fee64034f0fcdc20e9fc27980/4ed63e12b31bb051004366ea737adab44bede034.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_cac2dc6583e65c5268abb0ff23fa9fbf)
在过去,在车桥加载测试中使用传统的应变计来检测关键部位的变形和裂纹,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。
在测试之前,难以预测哪里是关键部件变形部位,无法准确测得结构最大应变位置。而且在测试之前,需要预先判断哪里是关键部件变形部位,然后再布置应变片,很难收集到高质量、可靠的测量数据。
三维光学测量方案
采用三维光学测量技术,可以通过全场非接触式测量方式,测试关键部位变形和损伤的起始位置,并实时记录车桥结构表面的全场变形。能直观地看到测量区域内全部的位移应变数据色谱图,获取全场数百万个点的位移应变数据,而不是位移计或者应变片仅有的几十个读数。
基于车桥制造商客户的需求,新拓三维技术工程师分别采用XTDIC三维全场应变测量系统、XTDP三维摄影测量系统,测试车桥在两端施加载荷的工况过程中,结构表面的位移变化以及部件材料的应变变化。
同时,在测试现场,对新拓三维XTDIC系统进行了精度验证。通过在车桥表面采用XTDIC系统和布置应变片同时采集数据,经分析同一位置应变片数据与XTDIC系统所测数据精度差异均在50个微应变以内,使用XTDIC系统可以测得全方位、高质量的数据结果。
在室内环境中,采用XTDIC全场位移应变以及XTDP摄影测量关键点静态变形两种测量方案,观测车桥模拟加载过程中,表面关键位置的位移及应变数据,为车桥的变形检测、可靠性分析提供数据支撑。
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DIC动态位移应变测量
车桥加载试验利用四通道实验机控制系统,采用负载控制方式,过程为连续加载1-40吨; 加载时间:120秒;加载到40吨时维持,同时采用XTDIC系统进行全场位移应变测量,提前在车桥表面制备黑白相间的斑点,并将设备架设至被测物正对面,在车桥的变形过程中实时拍摄序列图片,然后通过XTDIC系统进行数据分析,获取其全场位移以及应变。
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=5ee0d929f3fd5266a72b3c1c9b199799/945185025aafa40f94d01b1fee64034f79f01904.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_fe7962df722179828a2458f36e4ecb71)
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XTDIC系统可以在任何空间方向生成三维全场变形数据,由于采用非接触测量方式,车桥在整个测试过程中不受任何外力影响。通过预先定义的评估方案,可以观察全场的位移变化情况,并可追踪裂纹形成及扩展的方向。
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=8ea5a3e428224f4a5799731b39f69044/0c591d4c510fd9f9eb7480ab602dd42a2934a437.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_dfa50017687fafd1710e1959414b5e45)
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E方向位移
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=5fc2ce81ced4b31cf03c94b3b7d7276f/ed7065d9f2d3572c04f0491ecf13632763d0c300.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_dfd0ff122fc989fdaf13ccf61e4b43b8)
X/Y/Z单方向位移
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=02c24b96464f78f0800b9afb49300a83/deb3b41bb051f8197f37d6889fb44aed2f73e701.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_e19e663359746c736934f08aa3afe65e)
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=f8609802b236afc30e0c3f6d8318eb85/57f0ff198618367a219baa1f6b738bd4b21ce501.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_c746d1ee94dddb86ceca1f626223593d)
通过图像分析,获取车桥表面三维位移场、应变场数据。试样表面应变场的工程数据输出后,可以得出车桥被测表面平均主应变曲线。根据测量结果分析得出,随着车桥载荷的增加,其表面最大主应变成持续增加的趋势,其分析结果与实际预期情况相符。
XTDP静态变形测量
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=95dde808143d26972ed3085565fab24f/15beb9096b63f6245e51ecc1c244ebf81b4ca302.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_86b9e3259dd29676bcfc1e0a0ea0dbb9)
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=87142f0e5b178a82ce3c7fa8c602737f/462a80d6277f9e2f023ac8ca5a30e924b999f303.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_f30393ceb56bb4cfc4b7cc526d55de3a)
在车桥加载测试过程中,采用XTDP摄影测量系统多角度拍摄被测位置照片,进行四种不同载荷下的关键点变形测量,对被测车桥的每一个变形状态进行拍摄,车桥静态变形的结果可在三维显示区中以色谱图的方式显示出来。
以下为车桥在4/6/16/40吨加载后关键点位移分析结果图。
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=2cbd6ca6d1eef01f4d1418cdd0ff99e0/7b23d658ccbf6c811838f92af93eb13532fa4003.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_a9a9e6e40fd7b405073305ebd1ad1810)
4吨加载测试下的车桥关键点位移
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=d36178d0370e0cf3a0f74ef33a47f23d/338b2f34349b033b1886291850ce36d3d439bd0c.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_ce98ae4982313306c1760188ee77307b)
6吨加载测试下的车桥关键点位移
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=0d0e903d7ec79f3d8fe1e4388aa0cdbc/35ba09f41bd5ad6e19f7b128c4cb39dbb7fd3c0c.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_ea331033b43f477d556b1bb8ab47d13f)
10吨加载测试下的车桥关键点位移
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=49992b1d33094b36db921be593cd7c00/6294e2dde71190ef0ef2471d8b1b9d16fcfa600d.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_35108d7da06384a9a29bbf038c5efa30)
16吨加载测试下的车桥关键点位移
采用三维光学测量技术,通过非接触测量获取重载汽车车桥在负载下的全场位移应变,分析其在不同工况下结构受力过程位移变化,及其材料表面的应变情况,对于车桥材料以及结构的失效提供了可靠的数据分析。
使用全场变形测量方式,对车桥加载变形测试,结合有限元分析情况,可以精准地验证车桥结构中应力值较高的单元集,有助于判断车桥结构危险点的疲劳情况及寿命,分析车桥受力加载过程的结构应力应变情况,变形关键位置和裂纹演化,是非常高效、精确的测试方法。
汽车车桥(又称车轴)通过悬架与车架(或承载式车身)相连接,其两端安装车轮。车桥的作用是承受汽车的载荷,维持汽车在道路上的正常行驶。作为底盘上的重要部件,其工作环境复杂,容易损坏,甚至会出现断裂,因此车桥的结构优化以及疲劳分析研究成为了一个重点问题。
对于新设计制造的车桥,需要利用专门的高动态性能固定试验台进行模拟加载试验,检测各项工作性能和可靠性指标。由于车桥的工作参数变化范围大,工况复杂多变,传统的测量方式难以精确地测试其关键部位的变形和裂纹出现位置。
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=b3a11b1fee64034f0fcdc20e9fc27980/4ed63e12b31bb051004366ea737adab44bede034.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_cac2dc6583e65c5268abb0ff23fa9fbf)
在过去,在车桥加载测试中使用传统的应变计来检测关键部位的变形和裂纹,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。
在测试之前,难以预测哪里是关键部件变形部位,无法准确测得结构最大应变位置。而且在测试之前,需要预先判断哪里是关键部件变形部位,然后再布置应变片,很难收集到高质量、可靠的测量数据。
三维光学测量方案
采用三维光学测量技术,可以通过全场非接触式测量方式,测试关键部位变形和损伤的起始位置,并实时记录车桥结构表面的全场变形。能直观地看到测量区域内全部的位移应变数据色谱图,获取全场数百万个点的位移应变数据,而不是位移计或者应变片仅有的几十个读数。
基于车桥制造商客户的需求,新拓三维技术工程师分别采用XTDIC三维全场应变测量系统、XTDP三维摄影测量系统,测试车桥在两端施加载荷的工况过程中,结构表面的位移变化以及部件材料的应变变化。
同时,在测试现场,对新拓三维XTDIC系统进行了精度验证。通过在车桥表面采用XTDIC系统和布置应变片同时采集数据,经分析同一位置应变片数据与XTDIC系统所测数据精度差异均在50个微应变以内,使用XTDIC系统可以测得全方位、高质量的数据结果。
在室内环境中,采用XTDIC全场位移应变以及XTDP摄影测量关键点静态变形两种测量方案,观测车桥模拟加载过程中,表面关键位置的位移及应变数据,为车桥的变形检测、可靠性分析提供数据支撑。
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DIC动态位移应变测量
车桥加载试验利用四通道实验机控制系统,采用负载控制方式,过程为连续加载1-40吨; 加载时间:120秒;加载到40吨时维持,同时采用XTDIC系统进行全场位移应变测量,提前在车桥表面制备黑白相间的斑点,并将设备架设至被测物正对面,在车桥的变形过程中实时拍摄序列图片,然后通过XTDIC系统进行数据分析,获取其全场位移以及应变。
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=5ee0d929f3fd5266a72b3c1c9b199799/945185025aafa40f94d01b1fee64034f79f01904.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_fe7962df722179828a2458f36e4ecb71)
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=d4dffb27e86eddc426e7b4f309dab6a2/3e92cf95d143ad4b0b389302c7025aafa50f0604.jpg?tbpicau=2024-09-03-05_cf7bd136b48e60775d3e643ff9c7ade1)
XTDIC系统可以在任何空间方向生成三维全场变形数据,由于采用非接触测量方式,车桥在整个测试过程中不受任何外力影响。通过预先定义的评估方案,可以观察全场的位移变化情况,并可追踪裂纹形成及扩展的方向。
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E方向位移
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X/Y/Z单方向位移
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通过图像分析,获取车桥表面三维位移场、应变场数据。试样表面应变场的工程数据输出后,可以得出车桥被测表面平均主应变曲线。根据测量结果分析得出,随着车桥载荷的增加,其表面最大主应变成持续增加的趋势,其分析结果与实际预期情况相符。
XTDP静态变形测量
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在车桥加载测试过程中,采用XTDP摄影测量系统多角度拍摄被测位置照片,进行四种不同载荷下的关键点变形测量,对被测车桥的每一个变形状态进行拍摄,车桥静态变形的结果可在三维显示区中以色谱图的方式显示出来。
以下为车桥在4/6/16/40吨加载后关键点位移分析结果图。
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4吨加载测试下的车桥关键点位移
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6吨加载测试下的车桥关键点位移
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10吨加载测试下的车桥关键点位移
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16吨加载测试下的车桥关键点位移
采用三维光学测量技术,通过非接触测量获取重载汽车车桥在负载下的全场位移应变,分析其在不同工况下结构受力过程位移变化,及其材料表面的应变情况,对于车桥材料以及结构的失效提供了可靠的数据分析。
使用全场变形测量方式,对车桥加载变形测试,结合有限元分析情况,可以精准地验证车桥结构中应力值较高的单元集,有助于判断车桥结构危险点的疲劳情况及寿命,分析车桥受力加载过程的结构应力应变情况,变形关键位置和裂纹演化,是非常高效、精确的测试方法。