高速DIC测量技术用于汽车刹车盘锤击振动模态测试

模态分析的目标是确定各阶固有频率和振型，为结构系统的动力特性分析和优化提供依据。汽车刹车盘（制动盘）模态分析有利于解决噪音问题，其发生根源是由于摩擦片在制动盘上的切向振动造成的，模态分析可测量并确定振动所对应的固有频率。

数字图像相关DIC技术以其卓越的测试效果，越来越被科研工作者接受。在此次汽车刹车盘模态测试中，使用新拓三维高速DIC测量系统 FFT振动模态分析功能模块，数字图像相关DIC技术结合高速摄像机，拍摄试件模拟工作状态下的散斑图像序列，对汽车刹车盘进行锤击瞬时激励和模态分析。

高速DIC技术用于刹车盘锤击模态测试

测试背景

模态是结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。模态参数可以由计算或试验分析取得，这些信息对于理解和预测结构的动态行为具有重要意义。在实际的工程应用中，可以发现结构的潜在问题，如共振、过度振动等，有助于对结构进行优化设计，提高结构的稳定性和可靠性。

利用高速DIC测量系统，FFT振动模态分析技术，对刹车盘进行振动和模态分析，只需通过在刹车盘表面放置标记点，通过追踪这些标记点的在振动过程中的运动行为，即可实现对刹车盘的模态测试分析。

测试目的

1）获取刹车盘的模态参数（固有频率、阻尼比、模态振型）

2）3D可视化呈现刹车盘的实际振动情况，结合模态参数对刹车盘在振动时的变化规律进行研究和分析。

DIC技术模态分析解决方案

采用高速DIC测量系统，FFT振动模态分析技术，对试样进行模态测试分析。

结合高速摄像机的图像采集以及力的锤击，通过FFT振动模态分析软件来实现对刹车盘的振动模态测试分析。

测试成果

通过追踪试样表面散斑点的形式能够获得点加速度，使用新拓三维高速DIC测量系统获得全场的运动行为信息。

通过新拓三维DIC软件分析获得刹车盘全场位移数据。通过提取测量的全场位移数据并全局降噪处理之后，通过快速傅立叶变换（FFT）应用于制动盘表面上每个点的位移数据。

FFT振动模态分析软件，可分析处理刹车盘表面的全场振幅以及x，y和z方向上每个频率对应的平均振幅，然后识别多阶特殊的工作变形信息（ODS），并对其进行动画方式生动呈现。

使用FFT振动模态分析软件，可以对刹车盘单点进行FFT分析，也可以对全场进行FFT分析。另外，也可以进行OMA工作模态分析，实现在实际工况振动的情况下对在役结构或系统进行分析，对于环境振动或外部激励(如交通载荷)可以高效提取模态参数。

数字图像相关DIC技术搭配的FFT振动模态分析软件，通过瞬态图像采集进行工作变形ODS分析和工作模态分析（OMA），得到试样结构全场3D应变和位移数据，并支持这些数据与振动数据一起显示，可以为系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化提供依据。