理解鐵軌結(jié)構(gòu)部件的振動(dòng)行為，在鐵路機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中非常關(guān)鍵。新拓三維XTDIC-SPARK三維高速測(cè)量系統(tǒng)，包含高速攝像機(jī)以及動(dòng)態(tài)分析軟件兩大部分，可以提供高精度的位移、速度、加速度等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基于標(biāo)記點(diǎn)/特征點(diǎn)范圍內(nèi)被測(cè)對(duì)象的全場(chǎng)高分辨率振動(dòng)測(cè)量。
XTDIC-SPARK系列高速測(cè)量相機(jī)外觀
非接觸式DIC技術(shù)振動(dòng)測(cè)量需求
為了控制和減小振動(dòng)產(chǎn)生的不良影響，需對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)進(jìn)行精確測(cè)量和分析，以便更好地掌握振動(dòng)特性、進(jìn)而有的放矢地控制振動(dòng)。
以加速度計(jì)為代表的接觸式振動(dòng)測(cè)量方法，在測(cè)量布線過(guò)程會(huì)引入額外負(fù)載，傳感器安裝布線操作復(fù)雜，且可能會(huì)改變結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性。
另外，以激光多普勒測(cè)振儀為代表的非接觸式振動(dòng)測(cè)量方法，單點(diǎn)式振儀測(cè)點(diǎn)不連續(xù)、掃描式全場(chǎng)同步性差、工作距離短等。
振動(dòng)測(cè)量領(lǐng)域需要操作更加簡(jiǎn)便、測(cè)點(diǎn)更加密集、工作距離更遠(yuǎn)、測(cè)量效率更高、測(cè)量范圍更廣、更能直觀反映振動(dòng)狀態(tài)的測(cè)量手段。
新拓三維高速DIC測(cè)量方案
新拓三維XTDIC-SPARK三維高速測(cè)量系統(tǒng)，可直接控制高速攝像機(jī)采集，記錄結(jié)構(gòu)件在各種載荷情況下（從靜態(tài)荷載到動(dòng)態(tài)荷載條件）的振動(dòng)位移情況，高速DIC方法是最常用的非接觸視頻振動(dòng)測(cè)量方法之一。
與加速度計(jì)和 LDV 不同，高速DIC技術(shù)采用非接觸式測(cè)量方式，可生成瞬時(shí)全場(chǎng)位移圖而不是單點(diǎn)值，通常比傳統(tǒng)傳感方法更快、數(shù)據(jù)更全面、操作更簡(jiǎn)便。
另外，與掃描式激光多普勒方法比較，高速DIC方法具有更低的成本、更高的采集效率，具有全場(chǎng)可視化振動(dòng)測(cè)量方面的能力，對(duì)于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)測(cè)量場(chǎng)合是一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)。
1、鐵軌振動(dòng)檢測(cè)
在模擬高鐵列車駛過(guò)鐵軌的場(chǎng)景下，測(cè)量鐵軌振動(dòng)過(guò)程中表面關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)及位移，對(duì)激勵(lì)下鐵軌結(jié)構(gòu)件振動(dòng)特性進(jìn)行分析。
鐵軌標(biāo)志點(diǎn)布置
測(cè)量幅面為400mmX300mm，XTDIC測(cè)量頭搭配高速相機(jī)（2048X1536）進(jìn)行觀測(cè)，人為施加上下方向載荷、前后方向載荷，模擬高鐵駛過(guò)加載過(guò)程，測(cè)量關(guān)鍵點(diǎn)的三維坐標(biāo)及位移變化。（相機(jī)采集頻率5000幀）
鐵軌振動(dòng)模擬測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)
（1）上下敲擊
給鐵軌施加向下的載荷，上下方向位移變形明顯，最大峰值0.6mm左右，載荷施加后振動(dòng)逐漸衰減，直到振動(dòng)停止。
鐵軌上下方向位移
（2）前后敲擊
給鐵軌施加前后方向的載荷，上下方向位移變形明顯，最大峰值0.1mm左右，載荷施加后振動(dòng)逐漸衰減，直到振動(dòng)停止。
鐵軌上下方向位移
通過(guò)對(duì)鐵軌進(jìn)行動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，使用新拓三維XTDIC-SPARK三維高速測(cè)量系統(tǒng)研究載荷下結(jié)構(gòu)件的位移及振動(dòng)，分析鐵軌的抗振性能以及力學(xué)特性，進(jìn)一步驗(yàn)證鐵軌結(jié)構(gòu)件有限元分析數(shù)據(jù)，為構(gòu)件在高頻振動(dòng)下的動(dòng)力學(xué)性能研究提供參考。
由于鐵路運(yùn)行減振降噪要求的提高，行業(yè)對(duì)軌道平順性方法的研究愈加深入，新拓三維XTDIC-SPARK三維高速測(cè)量系統(tǒng)可分析載荷下的振動(dòng)特性，保障鐵軌負(fù)載下的平順性，減少振動(dòng)對(duì)沿線環(huán)境的影響，助力鐵路軌道交通的安全運(yùn)行。