汽車(chē)輕量化，已成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化主要從材料、結(jié)構(gòu)、工藝入手，對(duì)于各種輕量化材料和結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能測(cè)試非常關(guān)鍵。

數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC）作為一種非接觸全場(chǎng)形變測(cè)量技術(shù)，正成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中測(cè)量位移應(yīng)變的可靠手段。其通過(guò)對(duì)變形過(guò)程中散斑的追蹤與關(guān)聯(lián)，獲取材料和構(gòu)件的全場(chǎng)應(yīng)變數(shù)據(jù)。

新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，可以測(cè)量材料和部件力學(xué)性能，記錄各類(lèi)輕量化材料和結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變形過(guò)程，可滿(mǎn)足汽車(chē)材料和結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果驗(yàn)證。

輕量化材料力學(xué)測(cè)試

汽車(chē)輕量化，新材料是關(guān)鍵。XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用于包括碳纖維、鋁合金、橡膠等各類(lèi)輕量化材料力學(xué)測(cè)試，為汽車(chē)行業(yè)提供有力的科研和質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)保障。

碳纖維三點(diǎn)彎曲力學(xué)測(cè)試

相對(duì)于高強(qiáng)度鋼、鋁鎂合金等輕量化材料，碳纖維復(fù)合材料有高比強(qiáng)度、比剛度、耐疲勞及耐腐蝕特性，具有更高的輕量化潛能。

采用XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行三點(diǎn)彎曲加載實(shí)驗(yàn)，分析碳纖維復(fù)合材料在三點(diǎn)彎曲受力下的分層區(qū)域應(yīng)變情況，獲得相應(yīng)的彎曲性能參數(shù)，為后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供所需的力學(xué)性能參數(shù)。

壓到最底時(shí)三維區(qū)域XYZ方向合位移云圖

0號(hào)點(diǎn)合位移曲線(xiàn)

三維區(qū)域最大主應(yīng)變?cè)茍D

左相機(jī)最大主應(yīng)變?cè)茍D投影

其中0號(hào)點(diǎn)最大主應(yīng)變曲線(xiàn)

橡膠材料拉伸力學(xué)測(cè)試

汽車(chē)輕量化路線(xiàn)，非金屬材料在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用，主要是橡膠以及塑料，并且這些輕量化材料在汽車(chē)市場(chǎng)存在巨大的增長(zhǎng)空間，特別是內(nèi)飾件、座椅、保險(xiǎn)杠等。

橡膠材質(zhì)一般變形量大，傳統(tǒng)變形測(cè)量手段量程小，采用XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變系統(tǒng)對(duì)橡膠材料抗拉性能進(jìn)行測(cè)試，獲取其在拉伸過(guò)程中應(yīng)變參數(shù)，以便于從材料設(shè)計(jì)和仿真優(yōu)化去提升材料輕量化設(shè)計(jì)。

鋁合金板材成形極限測(cè)試

鋁合金質(zhì)量輕，通過(guò)加工硬化或熱處理提高強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)高的強(qiáng)度-重量比，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域輕量化技術(shù)，可滿(mǎn)足保持結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，部件延展性能的需求，對(duì)于鋁合金極限成形性能的探索，有助于鋁合金在汽車(chē)輕量化中的應(yīng)用。

運(yùn)用XTDIC-FLC板材極限成形測(cè)量系統(tǒng)，可對(duì)鋁合金進(jìn)行成形極限測(cè)試，獲得板料任意時(shí)刻任意位置的主、次應(yīng)變，采用橫截面應(yīng)變分析方法計(jì)算極限應(yīng)變，輸出板材真實(shí)的成形極限圖，便于與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析。

劃分截線(xiàn)

FLC曲線(xiàn)擬合

輕量化結(jié)構(gòu)件力學(xué)測(cè)試

車(chē)身結(jié)構(gòu)件是整車(chē)安全的重要保障，采用XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，可用于分析結(jié)構(gòu)件力學(xué)性能，通過(guò)應(yīng)力集中點(diǎn)分析，起到提升焊接結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度的作用。

鋁合金焊接變形測(cè)試

鋁合金線(xiàn)膨脹系數(shù)大，同時(shí)凝固收縮率也高，因此焊接形成的應(yīng)力會(huì)引起接頭的較大變形，經(jīng)常不能滿(mǎn)足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和控制鋁合金薄板構(gòu)件的焊接殘余應(yīng)力和變形，是焊接工程的重要課題。

通過(guò)XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)方式對(duì)鋁合金薄板在不同熱輸入條件下的焊接全場(chǎng)變形，進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，分析焊接過(guò)程中關(guān)鍵點(diǎn)、典型截線(xiàn)位移應(yīng)變，以揭示鋁合金薄板焊接變形機(jī)理。

熱輸入為133.1J/mm、150.0J/mm的z向變形云圖

不同焊接熱輸入下的截線(xiàn)的z向位移對(duì)比

汽車(chē)拼焊件牢固度測(cè)試

拼焊件是將幾塊不同強(qiáng)度、不同厚度的鋼板焊接成一塊，以滿(mǎn)足汽車(chē)零部件不同部位對(duì)材料性能不同要求的焊板，它可減輕零件重量，減少零件數(shù)量，以及增強(qiáng)結(jié)構(gòu)功能，在汽車(chē)制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。

將拼焊板分為焊縫區(qū)、熱影響區(qū)和母材區(qū)，利用XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量拼焊板在拉伸過(guò)程中表面的全場(chǎng)主次應(yīng)變值。通過(guò)焊縫區(qū)頸縮時(shí)的主、次應(yīng)變值，即可根據(jù)公式算出焊縫的硬化指數(shù)。

拼焊板試件分區(qū)CAD示意圖

利用DIC測(cè)得拼焊板拉伸試件頸縮時(shí)危險(xiǎn)點(diǎn)處橫截面沿垂直焊縫的主、次應(yīng)變值，根據(jù)計(jì)算可以得到焊縫的硬化指數(shù)。

頸縮時(shí)危險(xiǎn)點(diǎn)處寬度方向的主、次應(yīng)變

拼焊板各區(qū)域材料參數(shù)

汽車(chē)的輕量化，是保證汽車(chē)的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車(chē)的整備質(zhì)量，是新車(chē)開(kāi)發(fā)必須考慮的因素。而借助XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方式驗(yàn)證計(jì)算機(jī)模擬，可以有效較少研發(fā)過(guò)程中的工作量和試驗(yàn)費(fèi)用，有助于汽車(chē)輕量化材料合結(jié)構(gòu)件的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。