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　　在结构的疲劳分析中，应变分布可以帮助我们预测由于共振和载荷等影响而出现严重损坏的位置，也有助于识别载荷路径和应力应变集中区域；此外通过实验获取的全场应变分布还可用于有限元模型的相关性评估和模型的更新优化，提高模型的可靠性和准确性，从而增强工程分析和设计的可信度；

　　目前广泛使用应变片来获取结构上指定位置的实验应变数据，这种离散点的测量方式受粘贴位置和方向的影响，无法获得准确的全场应变分布；安泰电子电压放大器作为一种可以实现交直流信号完美放大输出的测试仪器，配合光学非接触式振动测量设备全场三维扫描式激光测振仪能够以高分辨、宽频率及低噪声的方式获取被测物体表面的三维位移；结合位移-应变后处理算法，可以实现高分辨率动态表面应变和应力的准确评估。

　　1、3D位移测量如下：

　　图1初始曲面建模

　　图23D-SLDV速度分解

　　3D-SLDV使用三个激光头来测量每个激光束方向上的瞬时振动速度，相应的位移可以很方便地由速度计算出来；将沿着激光束方向测量的三个位移通过正交分解即可转换至统一的全局坐标系中，通过自动扫描就可以得到曲面上所有测点的三维位移数据；对位移数据进行模态分析，可以获取时域和频域下的位移ODS，得到测点的动态3D位移数据。

　　图3测点发生位移后的曲面

　　2、曲面应变测量

　　图4三角网格化建模

　　当测得所有测点的3维位移后，即可通过位移场计算应变场；对于图4中的每个三角形单元，可以通过坐标变换得到每个单元各节点的局部坐标和位移分量；

　　如图5所示，编号1,2,3为各节点的逆时针编号，u，v为各节点的轴向位移分量。

　　图5单个3节点三角形单元的局部分量

　　单元应变可通过位移-应变公式得到：

　　ε是单元应变张量，B为应变转换矩阵，U为各节点位移分量矩阵；

　　对所有单元执行上述单个三角单元的应变计算，然后转换至全局坐标，即可得到曲面上的全场应变分量；对所有动态位移数据进行位移-应变转换后，即可得到时域和频域下的动态应变分布。

　　3、应变测量结果

　　图6全场等效应变

　　得到全场各单元的应变分量后，可通过冯-米塞斯准则，计算等效应变。通过分析等效应变图便可直观地量化分析应变分布情况，找出结构中应变分布集中区域，用于优化更新结构设计。

　　实验用ATA-2022B高压放大器

　　带宽：（-3dB）DC~1MHz

　　电压：200Vp-p（±100Vp）

　　电流：500mAp

　　功率：50Wp

　　压摆率：≥445V/us

　　通道：双通道

　　应用展望

　　通过使用扫描激光测振仪对结构振动进行测量，确定不同频率下结构的全场位移和应变，可以确定结构中应变和应力最大的区域，在结构和可靠性分析中可以更好地评估结构设计及理解实际工作时的失效机制，对结构设计人员具有重要的价值和效益。

　　本资料由Aigtek安泰电子整理发布，更多案例及产品详情请持续关注我们。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率放大器模块、功率信号源、射频功率放大器、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电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，样机都支持免费试用。如想了解更多功率放大器等产品，请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com或拨打029-88865020。

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