论文基于光纤传感测量的车门钣金分布载荷识别方法，本文是钣金硕士学位论文范文跟载荷和车门和钣金方面本科论文范文.
大多数车辆车门零件的失效形式为疲劳破坏,开关门的疲劳耐久试验是整车开发流程中车门开发最关键的环节之一.识别开关门过程中车门钣金的载荷情况至关重要.
据了解,目前国内各厂家在研究车门钣金开关门过程中的载荷变化时主要采用电传感器即电阻应变片来获取应变的方式.而电传感器容易受到外界环境如温度、湿度等影响,使试验测量的结果产生偏差,电阻应变片测量的信号噪声高,信号质量较差,同时一个电传感器只能接一个通道,测量一处即某一点的信号,如要测多个点的应变则需要大量的电线才能满足测量要求,这会产生额外的附加质量,影响试验执行的同时也会使试验结果产生一定的误差.同时,由于电阻应变片本身的尺寸问题,即使使用最小型号的电阻应变片,并布置多个大量应变片,也只能得到多个离散点的应变结果,而无法得到连续的整个车门关注范围的整体的连续分布应变载荷情况.
本文从光纤传感原理,到布置方法、数据采集、数据处理,详细阐述了使用新型光纤传感技术测量车门钣金分布载荷的方法,并与CAE分析的结果对标比较,确认了光纤测量识别分布式载荷方法的有效性.
光纤传感技术
光纤传感技术是伴随着光通讯技术和半导体技术发展而衍生的一种新的传感技术.
本研究使用的FBI光纤测量系统是通过对光纤内部的微细反射光,即瑞利散射光进行测定,来测定应变和温度的系统.瑞利散射光是通过天空和海洋等透明物体时的反射光,颜色（频率）根据反射部位的温度和载荷状态等产生变化,通过以OFDR（光频域反射）方式高精度地进行捕捉,能够测定反射位置及应变、温度.
通过波长可变的激光源对光纤发射激光,由于光纤内部杂质的不规则排列而发生的内部瑞利散射,每根光纤会有一个独特的光谱.而当测量物体应受力发生变形从而使光纤发生变形,或者温度变化使光纤发生变形.与传统的电测应变片测量相比,光纤测量不但可以得到应变随时间的变化量,还可以得到同一根光纤上不同位置的应变变化量.
数据采集
开关门过程中车门钣金的分布载荷数据采集的流程主要包括光纤传感器的布置、测量系统搭建调试、关键点定位、试验运行数据采集等.
光纤传感器的布置
光纤传感器的布置方法与传统的应变片布置有相似之处.布置光纤传感器主要包括布置路径设计、试件打磨、光纤定位、粘结剂涂刷和定位胶带移除等几步.光纤传感器布置的路径,涵盖了开关门过程中预估失效风险较大的区间.在布置的过程中要注意光纤传感器的转弯半径,过小的转弯半径将影响激光的传播路径,直接影响测量的精度和结果.同时,在光纤长度足够的情况下,可以将一根连续的光纤通过绕行的方式布满整个测量面,从而得到整个面上的应变变化情况.
确定测量路径后,使用砂纸打磨光纤接触面,完成后将光纤每隔一定距离用小段的美纹胶带固定在测量路径上,固定时使光纤与打磨面紧密贴合.然后使用刷子蘸取适量专用粘结剂刷在每两个固定点之间的光纤上,待干透后,取下固定用的美纹胶带,并用刷子将之前固定处刷上粘结剂,从而保证整个测量路径上光纤传感器都与门钣金可靠附着.
测量系统的搭建调试
光纤传感器布置完成后,进行测量系统的搭建使用专用连接电缆将光纤与主机连接,组成测量系统.
启动系统自带的控制软件,安装测量用光纤配套光谱文件.完成后启动测量,确认光纤有效测量段工作正常响应准确,同时保存当时环境下车门静止时的曲线值,作为测量基准值.
关键点定位
在正式试验开始前,为了识别关键点的应变变化,同时方便与零件数模匹配,识别变化数据在零件上的具体位置,需要对一些特殊点进行定位.这些点除了经验中的易失效位置外,主要还包括零件测量路径的拐点,零件上靠近工艺孔或特征位置处等.
由于光纤对温度变化敏感,在定位关键点位置时,可将测量选项调到温度测试项,然后使用冷源或者热源（如手触等）使关注点产生较明显温度变化,此时测量曲线会有一个尖峰出现,记录下该尖峰的位置.
试验运行数据采集
在所有测试和调试完成后,即可进行正式的试验.使用测速仪确定关门速度,记录不同关门速度下的整个测量路径上的应变变化,采样频率设置为250 Hz.
数据处理
基于光纤传感测量得到的开关门过程中车门钣金应变的数据为三维数据,及载荷变化分布在时间和空间两个维度上,即既有载荷随时间变化的过程,同时也记录了整根光纤上不同位置的应变变化过程.由于光纤线缆在开关门过程中会有一定程度的抖动,会使测量结果产生个别毛刺,在数据处理过程中需要去除.一般以过滤的方式将毛刺产生的具体位置和具体时刻筛选出来后进行精确的剪除,不影响整体的分布载荷测量结果.
由于数据结果是三维的,在分析载荷分布时既可以识别整条光纤上某一时刻的应变情况（如关门撞击瞬间）,同时也可以反应某一具体位置的整个开关门过程中的应变变化过程（如失效危险点）,便于全面地分析开关门过程中车门钣金整体载荷分布情况.
三维动态结果展示及CAE对标
该试验结果还可以与数模结合,直接将变化在零件数模上通过动画进行三维展示.整个过程包括数模的导入、光纤在数模上的定位、测量数据赋值匹配等.定位实际上是通过软件在零件数模的测量面上将之前定义的关注点标识出来（光纤上位置）,然后将点连成线,即可形成一条完整的光纤测量路径,软件则会自动通过标识的光纤位置将测量数据与数模进行匹配,最终形成一段可播放的动画.
除了实际测量之外,还对比了CAE分析的结果.发现在整个开关门过程中,实际通过光纤传感测量的车门钣金应变比较大的位置与CAE分析结果的位置基本一致,从而也确认了基于光纤传感测量的开关门过程中车门钣金分布载荷识别方法的有效性.
结论
目前国内汽车领域利用光纤进行连续分布式测量的应用较少.与传统的单一应变片测量和CAE虚拟分析推断危险失效位置的方法相比,本文提供了一套全新的从点测量发展到线测量和面测量的方法,同时对于得到零件的准确危险失效位置提供了直接有效且比较简便的测量方法,对于整车及零部件开发企业具有很大的实用价值和指导意义.
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