在結構的疲勞分析中，應變分布可以幫助我們預測由于共振和載荷等影響而出現嚴重損壞的位置，也有助于識別載荷路徑和應力應變集中區域；此外通過實驗獲取的全場應變分布還可用于有限元模型的相關性評估和模型的更新優化，提高模型的可靠性和准確性，從而增強工程分析和設計的可信度；

　　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，無法獲得准確的全場應變分布；安泰電子電壓放大器作爲一種可以實現交直流信號完美放大輸出的測試儀器，配合光學非接觸式振動測量設備全場三維掃描式激光測振儀能夠以高分辨、寬頻率及低噪聲的方式獲取被測物體表面的三維位移；結合位移-應變後處理算法，可以實現高分辨率動態表面應變和應力的准確評估。

　　1、3D位移測量如下：

　　圖1初始曲面建模

　　圖23D-SLDV速度分解

　　3D-SLDV使用三個激光頭來測量每個激光束方向上的瞬時振動速度，相應的位移可以很方便地由速度計算出來；將沿著激光束方向測量的三個位移通過正交分解即可轉換至統一的全局坐標系中，通過自動掃描就可以得到曲面上所有測點的三維位移數據；對位移數據進行模態分析，可以獲取時域和頻域下的位移ODS，得到測點的動態3D位移數據。

　　圖3測點發生位移後的曲面

　　2、曲面應變測量

　　圖4三角網格化建模

　　當測得所有測點的3維位移後，即可通過位移場計算應變場；對于圖4中的每個三角形單元，可以通過坐標變換得到每個單元各節點的局部坐標和位移分量；

　　如圖5所示，編號1,2,3爲各節點的逆時針編號，u，v爲各節點的軸向位移分量。

　　圖5單個3節點三角形單元的局部分量

　　單元應變可通過位移-應變公式得到：

　　ε是單元應變張量，B爲應變轉換矩陣，U爲各節點位移分量矩陣；

　　對所有單元執行上述單個三角單元的應變計算，然後轉換至全局坐標，即可得到曲面上的全場應變分量；對所有動態位移數據進行位移-應變轉換後，即可得到時域和頻域下的動態應變分布。

　　3、應變測量結果

　　圖6全場等效應變

　　得到全場各單元的應變分量後，可通過馮-米塞斯准則，計算等效應變。通過分析等效應變圖便可直觀地量化分析應變分布情況，找出結構中應變分布集中區域，用于優化更新結構設計。

　　實驗用ATA-2022B高壓放大器

　　帶寬：（-3dB）DC~1MHz

　　電壓：200Vp-p（±100Vp）

　　電流：500mAp

　　功率：50Wp

　　壓擺率：≥445V/us

　　通道：雙通道

　　應用展望

　　通過使用掃描激光測振儀對結構振動進行測量，確定不同頻率下結構的全場位移和應變，可以確定結構中應變和應力最大的區域，在結構和可靠性分析中可以更好地評估結構設計及理解實際工作時的失效機制，對結構設計人員具有重要的價值和效益。

　　本資料由Aigtek安泰電子整理發布，更多案例及産品詳情請持續關注我們。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率放大器模塊、功率信號源、射頻功率放大器、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业，为用户提供具有竞争力的测试方案。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免費試用。如想了解更多功率放大器等产品，请持续关注安泰電子官網www.aigtek.com或撥打029-88865020。