【知识分享】汽车研发与验证：汽车结构动力学的DIC全局测试

在汽车设计与制造过程中，针对在负载状态下的材料和结构进行测试，并获取数据，是改进结构设计和优化整车性能的一个重要手段。DIC测试可以快速有效地分析汽车零部件运动过程中的震动、偏移，对零部件力学特性进行实时跟踪，以实现定量测试验证和更新机械仿真模型。

新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，基于数字图像相关技术（DIC），可测量全场应变、位移、速度、加速度、振动等，可用于发动机启动、车门开关、轮胎载荷变形、碰撞冲击试验激励特性分析，通过测量分析汽车部件运作过程的材料与结构力学性能，有助于优化汽车设计制造与出厂检测评估。

  汽车结构测试必要性  

汽车主机厂商在进行大规模生产汽车零部件前，都要对部件和结构性能进行监测，许多零部件需要经过反复测试，以确保其在投入使用后的完整性。

另外，了解汽车部件的动态行为，可以极大地提高整车性能和寿命。但是，由于汽车部件的动态性质，使用传统方法难以测量部件动态位移和应变特征。传统的测量方法通常还需要与试件接触，且只能产生单一位置的数据。

数字图像相关技术（DIC）是一种出色的测量工具，既可用于测量3D中的全场表面位移、应变和振动频率，且无需与试样接触。XTDIC三维全场应测量系统可采集汽车结构动态位移过程中的图像并进行后期处理，实验前只需将简单的散斑图案制作到被测结构件上即可。

  车门闭合速度测量  

某国产造车新势力品牌，探索使用数字图像相关技术（DIC）对车门进行负载测试，实时跟踪量化施加在车门上的位移。数字图像相关技术（DIC）可实现以整体方式量化整个车门结构的位移场，以确保相应数值模型的有效性。

采用XTDIC三维全场应变测量系统，可实时采集获取车门表面的速度及位移信息，进而计算出车门表面每一个点上的位移量，车门开闭合速度情况，实现车门开闭耐久性测试，试验工况贴近实际使用工况，真实地反映产品使用寿命。

车门关闭速度曲线

车门关闭位移曲线

  汽车发动机启动振动测试  

采用XTDIC三维全场应变测量系统，可实现零部件服役状态下的动态变形测量，评估其扭曲、弯曲、位移、速度和加速度等影响，分析零部件在使用过程中的安全风险、寿命、老化及外观变化等，给设计者提供试验数据验证和优化产品设计。

尽管发动机引擎盖结构在振动过程中，会经历较大的位移幅度，XTDIC三维全场应变测量系统仍然能够捕捉结构振动过程整个运动学，结合XTDIC分析软件对采集的图像进行处理，可以直接将振动位移轨迹可视化表达，DIC获得的位移与振动数值与预测模型一致。

 发动机启动覆盖件振动位移数据

  汽车引擎覆盖件碰撞测试  

引擎覆盖件是封闭薄壳状的受力零件，刚性差的覆盖件受到振动后会产生空洞声，用这样的覆盖件装车，汽车在高速行驶时就会发生振动，造成覆盖件早期破坏；同时，覆盖件测试抗冲击能力，分析材料的韧性和延伸率，使其遇到撞击变形后回弹并且保持原有形态。

XTDIC-STROBE三维动态测量系统搭配一对高速摄像机，实时采集汽车覆盖板各个变形阶段的图像，以非接触的方式进行图像采集，并计算得到汽车引擎覆盖件的位移场和应变场，三维轨迹姿态等数据。

位移场变化趋势-关键点位移随时间变化曲线

应变场变化趋势-关键点应变随时间变化曲线

  汽车轮胎变形测试  

汽车轮胎性能非常关键，它在行驶中承受着各种变形、负荷力的考验，对于行车的安全和可靠性至关重要。考虑到轮胎变形测量需求的实际状况，实验过程给予车辆加以配载，并设计了模拟路障，对轮胎通过路障时采集的数据进行全场应变分析。

XTDIC三维全场应变测量分析系统，结合高速摄像机，可以瞬间获取轮胎表面三维信息，可对轮胎表面大量的特征点进行测量，同时为了评估轮胎表面位移和应变，XTDIC分析软件还可以将轮胎表面的变形表示为色彩偏差，就像计算机模拟一样清晰明了，可以精确地评估冲击和快速变形结果。

轮胎应变场与关键点应变分析