近年來(lái)，隨著交通運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展，道路交通量越來(lái)越大，車輛軸載也逐漸增大，特別是一些大型載重貨車的載重和輪胎胎壓都在增加。

車輛載荷是使路面產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變和位移的外力，是促使路面破壞的原因之一。輪胎與地面之間的接觸變形，也是影響車輛行駛阻力和通行性能的重要因素。無(wú)論是重載路面產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變的測(cè)試，還是車輛載重輪胎變形的測(cè)試，數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（DIC）都可以進(jìn)行全過(guò)程測(cè)試，通過(guò)高速相機(jī)進(jìn)行圖形采集并進(jìn)行圖像數(shù)字化，對(duì)所選定圖像區(qū)域進(jìn)行匹配運(yùn)算，從而獲得面內(nèi)位移和應(yīng)變等力學(xué)信息。

DIC技術(shù)以其全場(chǎng)非接觸性、測(cè)試環(huán)境要求低，測(cè)量精度高，適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，比傳統(tǒng)測(cè)量方式更適用于路面結(jié)構(gòu)變形、輪胎重載變形的力學(xué)研究。

重載路面變形測(cè)量

新拓三維XTDIC全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量分析系統(tǒng)，可以測(cè)量重載車輪胎在作動(dòng)器作用下，以一定的頻率軋壓路面計(jì)算路面的位移變化，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的測(cè)量方法（位移計(jì)）只能提供小局部區(qū)域測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)，無(wú)法滿足全場(chǎng)形貌變形測(cè)量的不足。

通過(guò)穩(wěn)定的工業(yè)級(jí)的XTDIC系統(tǒng)，非接觸式進(jìn)行大視場(chǎng)測(cè)量，獲取測(cè)量面的全場(chǎng)位移，從而獲取路面全場(chǎng)位移數(shù)據(jù)。

非接觸式三維光學(xué)測(cè)試技術(shù)（DIC技術(shù)），測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)量豐富、全程記錄被測(cè)物變形行為等特點(diǎn)，被越來(lái)越多的專家認(rèn)可并實(shí)際使用。

測(cè)試重載輪胎胎軋壓路面產(chǎn)生的位移，利用新拓三維DIC技術(shù)對(duì)被測(cè)路面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)系統(tǒng)分析軟件計(jì)算出被測(cè)路面的位移場(chǎng)。

將設(shè)備架設(shè)到位，重載輪胎作動(dòng)器開(kāi)始加載，當(dāng)加載穩(wěn)定后，DIC技術(shù)設(shè)備按照20幀的頻率進(jìn)行采集圖像，最終分析出被測(cè)區(qū)域內(nèi)的位移場(chǎng)數(shù)據(jù)。

通過(guò)選取關(guān)鍵點(diǎn)，繪制其位移歷程曲線，可以看出離輪胎越近的點(diǎn)，位移趨勢(shì)越明顯，數(shù)值越大；選取遠(yuǎn)離輪胎的點(diǎn)，位移數(shù)值越小。此測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果與有限元分析，與實(shí)際計(jì)算結(jié)果相符。

新拓三維XTDIC系統(tǒng)，集DIC技術(shù)和標(biāo)記點(diǎn)跟蹤分析技術(shù)于一體，能對(duì)路面位移進(jìn)行位移測(cè)量，滿足不同的測(cè)量范圍和不同的采集頻率的要求，分析載荷作用下路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化，并對(duì)有限元分析模型進(jìn)行驗(yàn)證，有助于更科學(xué)地進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和道路病害防治。

重載輪胎變形測(cè)量

測(cè)量重載汽車輪胎在經(jīng)過(guò)不同障礙時(shí)的受力變形，利用新拓三維XTDIC系統(tǒng)采集輪胎經(jīng)過(guò)障礙的過(guò)程，分析輪胎在經(jīng)過(guò)障礙的全場(chǎng)應(yīng)變，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輪胎整體性能的分析。

實(shí)驗(yàn)中被測(cè)重載輪胎

不同規(guī)格的路障

對(duì)于重載汽車來(lái)說(shuō)，輪胎性能非常關(guān)鍵，它在行駛中承受著各種變形、負(fù)荷力的考驗(yàn)。根據(jù)輪胎變形的測(cè)量需求，車輛加以重物配載，并設(shè)計(jì)模擬路障，對(duì)輪胎通過(guò)路障時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行全場(chǎng)應(yīng)變分析。

采用應(yīng)變片等傳統(tǒng)的測(cè)量方式有一定的缺陷，比如測(cè)量數(shù)據(jù)為應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，不直接反應(yīng)輪胎的實(shí)際位移變形情況，同時(shí)只能為單點(diǎn)測(cè)量，無(wú)法反應(yīng)輪胎整體變形場(chǎng)的信息，測(cè)量成本高。

XTDIC系統(tǒng)搭配高速相機(jī)取代傳統(tǒng)的工業(yè)型相機(jī)，可瞬間抓拍輪胎通過(guò)障礙的全過(guò)程，可精確、穩(wěn)定地采集高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的車輪胎變形圖像數(shù)據(jù)，配合XTDIC分析軟件對(duì)所取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果。

在輪胎在接觸障礙時(shí)，應(yīng)變區(qū)域集中顯示為紅色；在從障礙落下與鐵板接觸后，整個(gè)輪胎底部變形明顯，集中顯示為紅色。

未接觸障礙時(shí)應(yīng)變場(chǎng)

接觸障礙時(shí)應(yīng)變場(chǎng)

針對(duì)應(yīng)變集中區(qū)域選取一點(diǎn)，繪制曲線，可反映出輪胎通過(guò)障礙時(shí)最大主應(yīng)變隨狀態(tài)（時(shí)間）的變化。輪轂上貼置的標(biāo)志點(diǎn)，效果明顯，可分析得到該點(diǎn)的位移信息，繪制出相應(yīng)的曲線。

變形區(qū)域內(nèi)一點(diǎn)應(yīng)變分析曲線

輪轂點(diǎn)位移分析曲線

在大視場(chǎng)條件下，借助高速攝影及XTDIC系統(tǒng)分析軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輪胎通過(guò)路障時(shí)發(fā)生變形的監(jiān)測(cè)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可反映出輪胎應(yīng)變集中部位，繪制關(guān)鍵點(diǎn)以及輪轂點(diǎn)的數(shù)據(jù)曲線，從而達(dá)到分析輪胎和汽車性能的目的，進(jìn)一步驗(yàn)證了數(shù)字圖像技術(shù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

對(duì)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)，一個(gè)穩(wěn)定可靠的硬件設(shè)備是非常重要的，它可以助力研究人員大大減少誤差，也可以科學(xué)合理為研究者提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，對(duì)于載荷下的路面結(jié)構(gòu)變形測(cè)試，以及輪胎在載重下行駛的變形測(cè)試，新拓三維XTDIC測(cè)量系統(tǒng)無(wú)疑是一個(gè)很好的選擇。