在結(jie)構的(de)(de)疲勞(lao)分析(xi)(xi)中，應變分布可以幫助(zhu)我們預(yu)測由于(yu)共振(zhen)和(he)載(zai)荷等影響而出現嚴重損壞的(de)(de)位置，也有助(zhu)于(yu)識別載(zai)荷路徑和(he)應力應變集中區(qu)域；此(ci)外通過實(shi)驗獲取(qu)的(de)(de)全場應變分布還可用于(yu)有限元(yuan)模(mo)型(xing)的(de)(de)相關性(xing)評(ping)估和(he)模(mo)型(xing)的(de)(de)更新優化，提(ti)高模(mo)型(xing)的(de)(de)可靠性(xing)和(he)準確性(xing)，從而增強工程分析(xi)(xi)和(he)設計的(de)(de)可信(xin)度；

　　目前廣泛使用應變片來獲取結構上指定位置的實驗應變數據，這種離散點的測量方式受粘貼位置和方向的影響，無法獲得準確的全場應變分布；安泰電子電壓放大器作為一種可以實(shi)現交直流(liu)信號(hao)完美放大輸出的測(ce)(ce)試儀(yi)器，配合(he)光(guang)學非接觸式振(zhen)動(dong)測(ce)(ce)量設備全場三維(wei)(wei)掃描式激(ji)光(guang)測(ce)(ce)振(zhen)儀(yi)能夠(gou)以高分辨、寬頻率及(ji)低噪聲的方式獲取(qu)被測(ce)(ce)物體表(biao)面(mian)的三維(wei)(wei)位(wei)移；結合(he)位(wei)移-應(ying)變后處(chu)理算法，可以實(shi)現高分辨率動(dong)態表(biao)面(mian)應(ying)變和應(ying)力的準確評(ping)估。

　　1、3D位移(yi)測(ce)量(liang)如下(xia)：

　　圖1初始曲面建模

　　圖23D-SLDV速(su)度分解

　　3D-SLDV使用三個(ge)激光(guang)頭來測(ce)量(liang)每個(ge)激光(guang)束方(fang)向上的(de)(de)(de)(de)瞬(shun)時振動速度，相應的(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)移(yi)可以(yi)很(hen)方(fang)便地由速度計(ji)算出來；將(jiang)沿(yan)著激光(guang)束方(fang)向測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)三個(ge)位(wei)(wei)移(yi)通過(guo)正交分解即可轉換至統一的(de)(de)(de)(de)全(quan)局坐標(biao)系中，通過(guo)自(zi)動掃描(miao)就可以(yi)得到(dao)曲(qu)面上所有測(ce)點(dian)的(de)(de)(de)(de)三維位(wei)(wei)移(yi)數據(ju)；對(dui)位(wei)(wei)移(yi)數據(ju)進行模態分析，可以(yi)獲取時域和頻域下的(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)移(yi)ODS，得到(dao)測(ce)點(dian)的(de)(de)(de)(de)動態3D位(wei)(wei)移(yi)數據(ju)。

　　圖3測點發生位(wei)移后(hou)的曲面

　　2、曲面應變測(ce)量

　　圖4三角網(wang)格化建模

　　當測得(de)所有(you)測點的(de)3維(wei)位(wei)移后(hou)，即可(ke)通過(guo)位(wei)移場計算應變(bian)場；對于圖4中(zhong)的(de)每個三角(jiao)形單(dan)元，可(ke)以通過(guo)坐標(biao)變(bian)換得(de)到(dao)每個單(dan)元各(ge)節(jie)點的(de)局部坐標(biao)和(he)位(wei)移分量；

　　如圖5所(suo)示，編號1,2,3為各(ge)(ge)節點(dian)的(de)逆(ni)時針編號，u，v為各(ge)(ge)節點(dian)的(de)軸向位移分量(liang)。

　　圖5單個3節點三(san)角形單元(yuan)的(de)局部分量

　　單元應變可通過位移-應變公式得到：

　　ε是單元應(ying)變張(zhang)量，B為應(ying)變轉換(huan)矩(ju)陣，U為各節(jie)點位移(yi)分量矩(ju)陣；

　　對(dui)所有單(dan)元執行上述單(dan)個(ge)三角(jiao)單(dan)元的(de)應(ying)變計算，然后轉(zhuan)換至全局(ju)坐標(biao)，即(ji)可(ke)得到(dao)曲(qu)面(mian)上的(de)全場應(ying)變分量(liang)；對(dui)所有動(dong)態位移數據進行位移-應(ying)變轉(zhuan)換后，即(ji)可(ke)得到(dao)時(shi)域(yu)和頻域(yu)下的(de)動(dong)態應(ying)變分布。

　　3、應變測量結果

　　圖6全(quan)場等效應變(bian)

　　得到全場(chang)各單(dan)元的(de)應(ying)變(bian)分量(liang)后，可(ke)通過馮(feng)-米塞斯準則，計算等效應(ying)變(bian)。通過分析等效應(ying)變(bian)圖便可(ke)直觀地量(liang)化分析應(ying)變(bian)分布情(qing)況，找出結構(gou)中應(ying)變(bian)分布集(ji)中區域，用于(yu)優(you)化更新結構(gou)設計。

　　實驗用ATA-2022B高壓放大器

　　帶寬(kuan)：（-3dB）DC~1MHz

　　電(dian)壓：200Vp-p（±100Vp）

　　電(dian)流：500mAp

　　功率：50Wp

　　壓擺率：≥445V/us

　　通道：雙通道

　　應用展望

　　通過(guo)使用掃描激光測(ce)振(zhen)儀對結(jie)(jie)(jie)構振(zhen)動進行測(ce)量，確定不同(tong)頻(pin)率下結(jie)(jie)(jie)構的(de)全場位移(yi)和應變(bian)，可(ke)以(yi)確定結(jie)(jie)(jie)構中應變(bian)和應力最大的(de)區域，在結(jie)(jie)(jie)構和可(ke)靠性分析中可(ke)以(yi)更好地(di)評估結(jie)(jie)(jie)構設計及理解(jie)實際工作時的(de)失效(xiao)機制，對結(jie)(jie)(jie)構設計人員(yuan)具有重要的(de)價(jia)值和效(xiao)益。

　　本資料由Aigtek安泰電子整理發布，更多案例及產品詳情請持續關注我們。西(xi)安安泰電子是專業(ye)從事(shi)功率放大器、高(gao)壓放(fang)大器、功率放大器模塊、功率信號源、射頻功率放大器、前(qian)置微小(xiao)信號放大器、高精度電壓源、高(gao)精度電流源等電子測量儀器研發、生產(chan)(chan)和銷售(shou)的高(gao)科技企(qi)業，為(wei)(wei)用戶提(ti)供(gong)具有(you)(you)競爭力的測試(shi)方案。Aigtek已經成為(wei)(wei)在(zai)業界(jie)擁有(you)(you)廣泛產(chan)(chan)品線(xian)，且具有(you)(you)相當(dang)規模的儀器設備供(gong)應商，樣機都支持免費試(shi)用。如想了解更多功率放大器等產(chan)(chan)品，請(qing)持續關注安泰電子官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。