数字图像相关技术(DIC)在电梯层门撞击应力应变分析中的应用

快讯 来源: 2022/7/26 11:39:16 阅读:1674

据不完全统计,我国每天乘坐电梯的人次高达10亿人次,电梯作为高频载人使用的特种设备,其安全性至关重要。

在众多电梯事故中,电梯层门的事故率占到了所有事故中的首位,高达80%。一旦发生人为撞击破坏电梯层门,会导致层门脱槽而使人堕入电梯井道的安全事故。

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出于安全性能设计考虑,需对电梯层门及层门结构受撞击力学性能进行测试,并通过测试数据进行改良加强,使得层门及支撑结构能承受强烈的撞击,不会轻易被破坏,达到保障人身安全的目的。

 

电梯层门撞击测试

凭借自主研发的数字图像相关技术(DIC)与双目立体视觉技术,新拓三维为材料力学、疲劳测试、细观力学测量、损伤与破坏检测、生物力学等领域提供了全面的直观、可视化的解决方案。

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电梯层门现今存在的问题,是层门的抗撞击性,由于层门极易被人撞开,极易产生安全事故。XTDIC三维全场应变测量系统,可用于动态测量物体三维坐标、三维位移和三维表面应变,通过撞击试验测试测量层门及层门结构位移应变,用户采用这些三维应变数据可对试验数据结果定量分析。

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01电梯层门应变测试


撞击测试在电梯层门安全性能设计中起着至关重要的作用,尤其是针对模拟实际应力状况下的撞击测试。

对电梯层门正面进行铅袋撞击实验,同时采用XTDIC系统搭配的高速相机进行拍摄计算,对层门受撞击背部进行分析位移及应变测量。

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铅袋分两次加力撞击,第一次加力后XTDIC系统全场测量核心区域内,合方向位移量最大为9.898mm;第二次加力后XTDIC系统全场测量核心区域内,合方向位移量最大为11.4618mm。

XTDIC系统能够帮助用户获取高速撞击状态的全面位移信息,以确定门层防撞力学特性,方便后续的防撞性能分析。通过先进3D光学测量技术,可精确定义结构防撞性能,显著缩短数据分析时间。

 

02层门后梁柱测试

撞击过程位移场数据

采用铅袋撞击电梯层门,同时在电梯层门背面采用XTDIC系统两台高速相机采集图像,分析电梯门层背后梁柱部分的全场位移以及应变。

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基于采集图像,XTDIC系统软件对图像进行计算分析,输出电梯门层背后梁柱表面中间点的合位移数据分析曲线,其中整个被测面最大位移为88.0163mm。

撞击过程应变场数据

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上图示为XTDIC系统软件输出的梁柱表面中间点的最大主应变数据分析曲线,最大主应变为2.2326%(0.022326应变),红色区域应变集中则为撞击点。整个被测区域应变场最大应变为2.2770%(0.02277应变)。

借助XTDIC系统,可以便捷地生成动态的全场位移及应变数据。XTDIC系统软件测试数据还可用于与现有的模拟结果进行比较,使得撞击模型中的变形分析都可以被测试验证。

 

XTDIC系统尤其适用于全场应力应变测试。

目前,XTDIC测头配置标准3相机测量,支持百万至千万像素相机,支持低速到高速相机,可用于对小型样本到大型物体的测量。XTDIC系统搭配高速相机,可满足中高速应用需求。

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配置1200万像素相机的XTDIC高分辨率测量头,图像记录速率可达到30 fps,为测试提供高清分辨率和全场应变数据。采样频率可灵活调节,完美适用于高速撞击测试应用。

 

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配置250万×3像素相机的XTDIC测量头,图像记录速率可达600 fps,能完整记录快速运动中的测试物体数据。在降低像素的情况下,XTDIC系统的记录速率可提高到204,100fps。

电梯层门中间部位是电梯的门扇,也是实验中受撞击力的部分,门扇钢板厚度需测试能否达到承受成年人的撞击。先进的DIC全场应变测量技术,使得测量过程更加简单和高效,大大节省了从图像采集到数据分析所需的时间。


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