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1 引言

静态载荷测试技术在机械设备、工程结构、教学科研等领域中有着广泛的应用，是工程实验应力分析获得结构应变（或应力）状态的最有效的手段。但现有的静态应变测试技术只能通过数值显示各个测点的应变值，无法直观实时的观测被测结构的整体变形对比情况。振动ODS技术弥补了现有静态载荷测试技术存在的不足，其3D应变（或应力）动态彩色显示功能实时的显示被测结构的整体受力状态，为载荷控制提供了一种实时分析评价方法。

2 ODS技术

ODS（Operating Deflected Shape）称为工作状态下的变形分析，由于环境载荷、振动激励、温度变化等因素的影响，不可避免的会产生形变，要获得这些变形特征需要应用静态载荷实验完成。

载荷测试时，通过静态应变仪读取各个测点的应变值，应力值可通过公式（1）得到：

                                    σ=  E·ε                      （1）

式中：σ——应力，单位MPa；

E——被测结构的弹性模量；

  ε——应变。

振动ODS技术将各个测点实时应变（或应力）值通过插值方式，将相同应力应变的位置以等高线的方式在应力云图或者应变云图上实时显示，显示的速度和采样频率成反比，即可以做到每采集一次数据，都可以生成一幅ODS云图。因此在静态应变测试过程中可以通过应力云图实时显示被测结构的变形情况，从而直观准确的分析评价各测点的应力应变超过设计值，决定是否继续加载。

3 静态载荷ODS技术验证分析

根据前面静态载荷特性分析，ODS静态测试系统软件分析界面设计如图1所示：为了验证系统的准确性设计了试验样件，长宽分别为50mmx30mm平板，在长和宽方向上分别布置4x4的应变片如图2所示。振动ODS测试系统硬件采用北京东方振动和噪声技术研究所INV2366静态应变采集系统总体组成框图如图3所示。

                    图1 静态ODS测试系统软件功能

        图2 试验样件                   图3 振动ODS测试系统

为了验证振动ODS静态载荷测试系统功能参数与性能参数，分别对试验样件设计了不同加载情况：图4示平板两边支撑中间加载时的ODS应变云图，图5示平板中间支撑两边加载时的ODS应变云图，其中红色和蓝色代表应变的拉力和压力。

                图4 两边支撑中间加载ODS应变云图

                图5 中间支撑两侧加载ODS应变云图

当加载位置和加载质量不同时，可以清晰的看到平板的各点的应变情况，由此得到如下实验结果（表1）：

表1不同工况下应变值

加载位置	加载质量	应变方向	最大应变值
中间	100g	拉应变	53
两侧	200g	压应变	-125

4 结论

通过振动ODS静态载荷测试技术研究，得出如下结论：

1）研制开发了一套基于振动ODS技术的静态载荷测试分析系统

2）通过设计样件加载试验，验证了ODS静态载荷测试分系统的功能与性能。

 

参考文献：

[1] John M. Vance，Fouad Y. Zeidan，Brian Murphy. Machinery Vibration and Rotordynamics[M]. Hoboken New jersey.John Wiley & Sons.2010.

[2] 北京东方振动和噪声技术研究所. DASP V10 操作使用手册[M]. 北京

[3] 方圆, 吴光强 .基于虚拟试验场技术的白车身工作变形形态仿真分析[C]// 2006年全国振动工程及应用学术会议. 昆明: 中国振动工程学会, 2006: 105-108