三维数字图像相关方法在汽车踏板臂载荷下的裂纹尖端应变场及断裂韧性分析

汽车悬挂式加速踏板断裂诱导槽设计标准的合理性，直接关系到汽车的安全性和可靠性。当加速踏板臂受到较大的侧向力时，断裂诱导槽发生断裂，从而避免传感器部位发生断裂。断裂诱导槽的设计能够在设备受到外力时，引导和限定断裂的方向和范围，从而减少事故带来的损失，并保护乘车人的生命安全。

采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，对汽车加速踏板臂断口受力过程进行3D位移场、应变场测量，观测断口槽上最大应力位置的断裂损伤演化情况，分析加速踏板臂最大应力位置开设合适形状和尺寸的断口槽，以满足使用要求和特定的安全规范，为后续产品的制造、测试和开发提供数据支撑。

1

三维DIC技术应用优势

1、非接触式全场测试——三维DIC技术可直接测量试样表面散斑特性，避免人为因素干扰，如：固定位移计、应变片、加速度传感器、引伸计等传统方式对测量结果的干扰。

2、测量数据丰富全面——三维DIC技术可以直接输出表面位移、应变、变形以及形貌特性，测量数据丰富全面，直观可信可靠。

3、断裂破坏过程分析：随着外部载荷增加，可全过程分析断口槽裂缝发育和断裂演化过程、 断裂的方向和范围，分析断口槽的力学特性。

4、可追溯可评价——三维DIC技术测试数据直接给出定量评价，试验过程无人为干扰因素，直接给出测试结果误差评价。

02

加速踏板断口槽设计标准

加速踏板材料通常采用含有玻璃纤维的尼龙，它具有在弹性限度内伸长量大、且拉伸强度高、吸收冲击能量大等性能。根据汽车制造商的要求，电子加速踏板的结构设计需满足安全设计规范标准，在正向踩踏力作用下，电子加速踏板结构必须在断口槽发生断裂。加速踏板臂的结构设计引起了许多工程技术人员的关注。

在国际上，有关悬挂式加速踏板断裂诱导槽设计的标准和规范有很多。例如ISO 12405、GB/T 33687等标准，对悬挂式加速踏板的断裂诱导槽设计提出了详细的要求和测试方法。这些标准和规范的制定，为行业内相关企业提供了可操作的依据，有力地推动了产品的质量提升和安全性保障。

03

DIC技术用于结构断裂分析

针对踏板断裂诱导槽断裂加载实验，采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，通过非接触测量方式获得试验过程中全部破坏图像，可分析不同形状断口槽的踏板臂的断裂形态，以及压断力数据，为断裂诱导槽设计提供有利的数据支撑。

在断裂诱导槽表面制作黑白相间的亚光喷漆喷涂散斑，散斑随机分布，以便获取试验过程中试样表面的变形信息。在踩踏冲击力作用下，断口槽表面位移变形分布特征一目了然。

从其变形场分布云图看出，断口槽应力集中效应增强，直至断口槽断裂。

从DIC技术分析应变场示意可看出，对应冲击加载的进行，断口槽裂隙逐步扩展失稳破坏，随着断裂裂缝的不断延展，应变场不断扩张，指示裂缝前缘推进方向。

DIC技术研究断口槽断裂特性，有助于产品仿真模型分析验证，获取用于材料规范、断口槽结构优化设计、质量保证以及产品性能分析的性能数据。DIC技术克服了应变片、位移计等数据单一和无法记录材料裂变行为等缺憾，提供了完整的测试解决方案。

采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，可在试验过程中获取丰富的数据，三维数字图像DIC技术可以提供三维位移场和应变场，通过分析加速踏板臂断口槽试验期间裂纹的外观和扩展，应力集中裂纹出现和断裂部位，从而优化材料的选择，确定合适的断口槽形状和尺寸参数，满足产品使用要求和特定的安全规范。