汽車行駛時處于一個相當復雜的振動環(huán)境中，其各個零部件都會受到或大或小的應力、應變的作用。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)境復雜，容易損壞，甚至會出現(xiàn)斷裂，因此車橋的結構優(yōu)化以及疲勞分析研究成為了一個重點問題。

對于新設計制造的車橋，需要利用專門的高動態(tài)性能固定試驗臺進行模擬加載試驗，檢測各項工作性能和可靠性指標。由于車橋的工作參數(shù)變化范圍大，工況復雜多變，傳統(tǒng)的測量方式難以精確地測試其關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)的應變計來檢測關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，難以預測哪里是關鍵部件變形部位，無法準確測得結構最大應變位置。而且在測試之前，需要預先判斷哪里是關鍵部件變形部位，然后再布置應變片，很難收集到高質量、可靠的測量數(shù)據(jù)。

三維光學測量方案

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

基于車橋制造商客戶的需求，新拓三維技術工程師分別采用XTDIC三維全場應變測量系統(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，結構表面的位移變化以及部件材料的應變變化。

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

在室內環(huán)境中，采用XTDIC全場位移應變以及XTDP攝影測量關鍵點靜態(tài)變形兩種測量方案，觀測車橋模擬加載過程中，表面關鍵位置的位移及應變數(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)位移應變測量

車橋加載試驗利用四通道實驗機控制系統(tǒng)，采用負載控制方式，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)進行全場位移應變測量，提前在車橋表面制備黑白相間的斑點，并將設備架設至被測物正對面，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)進行數(shù)據(jù)分析，獲取其全場位移以及應變。

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、應變場數(shù)據(jù)。試樣表面應變場的工程數(shù)據(jù)輸出后，可以得出車橋被測表面平均主應變曲線。根據(jù)測量結果分析得出，隨著車橋載荷的增加，其表面最大主應變成持續(xù)增加的趨勢，其分析結果與實際預期情況相符。

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，進行四種不同載荷下的關鍵點變形測量，對被測車橋的每一個變形狀態(tài)進行拍攝，車橋靜態(tài)變形的結果可在三維顯示區(qū)中以色譜圖的方式顯示出來。

以下為車橋在4/6/16/40噸加載后關鍵點位移分析結果圖。

4噸加載測試下的車橋關鍵點位移

6噸加載測試下的車橋關鍵點位移

10噸加載測試下的車橋關鍵點位移

16噸加載測試下的車橋關鍵點位移

采用三維光學測量技術，通過非接觸測量獲取重載汽車車橋在負載下的全場位移應變，分析其在不同工況下結構受力過程位移變化，及其材料表面的應變情況，對于車橋材料以及結構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，結合有限元分析情況，可以精準地驗證車橋結構中應力值較高的單元集，有助于判斷車橋結構危險點的疲勞情況及壽命，分析車橋受力加載過程的結構應力應變情況，變形關鍵位置和裂紋演化，是非常高效、精確的測試方法。