汽車行駛時處于一個相當(dāng)復(fù)雜的振動環(huán)境中，其各個零部件都會受到或大或小的應(yīng)力、應(yīng)變的作用。經(jīng)過一定的服役時間，一些零部件便容易發(fā)生疲勞損壞，出現(xiàn)裂紋或斷裂。據(jù)統(tǒng)計，汽車90%以上的零部件損壞都屬于疲勞損壞。從汽車誕生的那一天起，疲勞耐久就是整車的重要性能。

　　汽車車橋（又稱車軸）通過懸架與車架（或承載式車身）相連接，其兩端安裝車輪。車橋的作用是承受汽車的載荷，維持汽車在道路上的正常行駛。作為底盤上的重要部件，其工作環(huán)境復(fù)雜，容易損壞，甚至?xí)霈F(xiàn)斷裂，因此車橋的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及疲勞分析研究成為了一個重點問題。

　　對于新設(shè)計制造的車橋，需要利用專門的高動態(tài)性能固定試驗臺進(jìn)行模擬加載試驗，檢測各項工作性能和可靠性指標(biāo)。由于車橋的工作參數(shù)變化范圍大，工況復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的測量方式難以精確地測試其關(guān)鍵部位的變形和裂紋出現(xiàn)位置。

　　在過去，在車橋加載測試中使用傳統(tǒng)的應(yīng)變計來檢測關(guān)鍵部位的變形和裂紋，要測量較多點的變形，需要安裝眾多的位移傳感器，使用非常麻煩，精度不高。
　　在測試之前，難以預(yù)測哪里是關(guān)鍵部件變形部位，無法準(zhǔn)確測得結(jié)構(gòu)最大應(yīng)變位置。而且在測試之前，需要預(yù)先判斷哪里是關(guān)鍵部件變形部位，然后再布置應(yīng)變片，很難收集到高質(zhì)量、可靠的測量數(shù)據(jù)。

　　三維光學(xué)測量方案

　　采用三維光學(xué)測量技術(shù)，可以通過全場非接觸式測量方式，測試關(guān)鍵部位變形和損傷的起始位置，并實時記錄車橋結(jié)構(gòu)表面的全場變形。能直觀地看到測量區(qū)域內(nèi)全部的位移應(yīng)變數(shù)據(jù)色譜圖，獲取全場數(shù)百萬個點的位移應(yīng)變數(shù)據(jù)，而不是位移計或者應(yīng)變片僅有的幾十個讀數(shù)。

　　基于車橋制造商客戶的需求，新拓三維技術(shù)工程師分別采用XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)、XTDP三維攝影測量系統(tǒng)，測試車橋在兩端施加載荷的工況過程中，結(jié)構(gòu)表面的位移變化以及部件材料的應(yīng)變變化。

　　同時，在測試現(xiàn)場，對新拓三維XTDIC系統(tǒng)進(jìn)行了精度驗證。通過在車橋表面采用XTDIC系統(tǒng)和布置應(yīng)變片同時采集數(shù)據(jù)，經(jīng)分析同一位置應(yīng)變片數(shù)據(jù)與XTDIC系統(tǒng)所測數(shù)據(jù)精度差異均在50個微應(yīng)變以內(nèi)，使用XTDIC系統(tǒng)可以測得全方位、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)結(jié)果。

　　在室內(nèi)環(huán)境中，采用XTDIC全場位移應(yīng)變以及XTDP攝影測量關(guān)鍵點靜態(tài)變形兩種測量方案，觀測車橋模擬加載過程中，表面關(guān)鍵位置的位移及應(yīng)變數(shù)據(jù)，為車橋的變形檢測、可靠性分析提供數(shù)據(jù)支撐。

　　DIC動態(tài)位移應(yīng)變測量

　　車橋加載試驗利用四通道實驗機(jī)控制系統(tǒng)，采用負(fù)載控制方式，過程為連續(xù)加載1-40噸； 加載時間：120秒；加載到40噸時維持，同時采用XTDIC系統(tǒng)進(jìn)行全場位移應(yīng)變測量，提前在車橋表面制備黑白相間的斑點，并將設(shè)備架設(shè)至被測物正對面，在車橋的變形過程中實時拍攝序列圖片，然后通過XTDIC系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲取其全場位移以及應(yīng)變。

　　XTDIC系統(tǒng)可以在任何空間方向生成三維全場變形數(shù)據(jù)，由于采用非接觸測量方式，車橋在整個測試過程中不受任何外力影響。通過預(yù)先定義的評估方案，可以觀察全場的位移變化情況，并可追蹤裂紋形成及擴(kuò)展的方向。

　　E方向位移

　　X/Y/Z單方向位移

　　通過圖像分析，獲取車橋表面三維位移場、應(yīng)變場數(shù)據(jù)。試樣表面應(yīng)變場的工程數(shù)據(jù)輸出后，可以得出車橋被測表面平均主應(yīng)變曲線。根據(jù)測量結(jié)果分析得出，隨著車橋載荷的增加，其表面最大主應(yīng)變成持續(xù)增加的趨勢，其分析結(jié)果與實際預(yù)期情況相符。

　　XTDP靜態(tài)變形測量

　　在車橋加載測試過程中，采用XTDP攝影測量系統(tǒng)多角度拍攝被測位置照片，進(jìn)行四種不同載荷下的關(guān)鍵點變形測量，對被測車橋的每一個變形狀態(tài)進(jìn)行拍攝，車橋靜態(tài)變形的結(jié)果可在三維顯示區(qū)中以色譜圖的方式顯示出來。

　　以下為車橋在4/6/16/40噸加載后關(guān)鍵點位移分析結(jié)果圖。

　　4噸加載測試下的車橋關(guān)鍵點位移

　　6噸加載測試下的車橋關(guān)鍵點位移

　　10噸加載測試下的車橋關(guān)鍵點位移

　　16噸加載測試下的車橋關(guān)鍵點位移

　　采用三維光學(xué)測量技術(shù)，通過非接觸測量獲取重載汽車車橋在負(fù)載下的全場位移應(yīng)變，分析其在不同工況下結(jié)構(gòu)受力過程位移變化，及其材料表面的應(yīng)變情況，對于車橋材料以及結(jié)構(gòu)的失效提供了可靠的數(shù)據(jù)分析。

　　使用全場變形測量方式，對車橋加載變形測試，結(jié)合有限元分析情況，可以精準(zhǔn)地驗證車橋結(jié)構(gòu)中應(yīng)力值較高的單元集，有助于判斷車橋結(jié)構(gòu)危險點的疲勞情況及壽命，分析車橋受力加載過程的結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變情況，變形關(guān)鍵位置和裂紋演化，是非常高效、精確的測試方法。