1-應(yīng)用背景介紹

受加工工藝、材料成本、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定等方面的限制，一些試樣不能按照常規(guī)的尺寸進(jìn)行測(cè)試，必須采用小尺寸試樣，如高性能合金、3D打印金屬材料、凝膠材料等等。

小尺寸試樣，目前多指代的是標(biāo)距段在10mm甚至1mm以內(nèi)的試樣，這類試樣，在進(jìn)行屈服、強(qiáng)度、延伸率等力學(xué)性能測(cè)試時(shí)，除了要求夾具和載荷裝置的適配，還要求使用的引伸計(jì)要能夠適應(yīng)小尺寸測(cè)量的工況，而在目前的市場(chǎng)上，這類專業(yè)性的測(cè)量設(shè)備比較缺乏。

2-LVE視頻引伸計(jì)介紹

LVE視頻引伸計(jì)是一種非接觸式的高精度實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，它使用一個(gè)單獨(dú)的數(shù)字相機(jī)及實(shí)時(shí)圖像處理算法，通過拍攝試件實(shí)驗(yàn)過程的圖像，分析圖像特征變化，可動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量應(yīng)變、位移等數(shù)據(jù)，與試驗(yàn)機(jī)信號(hào)互通，測(cè)量應(yīng)力應(yīng)變曲線等各種力學(xué)性能參數(shù)，適用于各類力學(xué)測(cè)試。其特點(diǎn)如下：

• 非接觸測(cè)量：避免應(yīng)變片、夾持引伸計(jì)等接觸式手段對(duì)測(cè)量的額外影響

• 全流程跟蹤：全程不需停機(jī)，試樣斷裂不會(huì)損壞測(cè)量裝置，可全流程追蹤

• 場(chǎng)景多樣化：除通用場(chǎng)景外，還可適應(yīng)大變形、微小變形、高低溫等特殊實(shí)驗(yàn)

• 材料適應(yīng)廣：對(duì)材料基本無限制，可針對(duì)不同尺寸、不同材質(zhì)試件進(jìn)行測(cè)試

• 亞像素級(jí)測(cè)量精度：基于圖像處理相關(guān)法，計(jì)算精度達(dá)到亞像素級(jí)；

• 應(yīng)變范圍大：可測(cè)量應(yīng)變范圍從 0.002%到大于 2000%，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)方法

• 標(biāo)距自定義：自定義標(biāo)距大小，數(shù)百毫米內(nèi)任意設(shè)定

• 多方向同測(cè)：可對(duì)縱向、橫向應(yīng)變同時(shí)計(jì)算

• 多點(diǎn)對(duì)共測(cè)：可對(duì)多個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)變測(cè)量，適用于多試樣檢測(cè)、多標(biāo)段測(cè)試等

圖1 LVE視頻引伸計(jì)（顯微測(cè)量版）

LVE視頻引伸計(jì)采用非接觸式測(cè)量方式，對(duì)于試樣的大小、材質(zhì)等限制較小，非常適合用于小尺寸試樣測(cè)量中使用。

3-使用方法步驟

在小尺寸試樣實(shí)驗(yàn)中，LVE視頻引伸計(jì)的使用方法及步驟如下：

（1）通過專用的小試樣散斑噴涂裝置，制作散斑涂層。當(dāng)然，也可以通過畫線等方式制作標(biāo)記，LVE視頻引伸計(jì)均可支持，但制作散斑涂層后面還可以擴(kuò)展到其他用途，所以我們建議處理為散斑涂層。制作完成的試樣類似下圖。

圖2 小尺寸試樣（散斑噴涂處理）

（2）夾持試樣，將小試樣正常放在對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)機(jī)上夾持住。一般來說，這里的夾具是要特殊定制的，加載裝置采用小力值試驗(yàn)機(jī)或者原位臺(tái)。

圖3 原位臺(tái)夾持小尺寸試樣

（3）架設(shè)LVE視頻引伸計(jì)，保證視頻引伸計(jì)和試樣的對(duì)中。在LVE視頻引伸計(jì)的軟件中，可通過快捷鍵調(diào)出對(duì)中輔助線，幫助方便快捷的調(diào)節(jié)對(duì)中。同時(shí)，LVE視頻引伸計(jì)軟件內(nèi)置的算法，也有消除部分對(duì)中偏差的功能。

圖4 LVE視頻引伸計(jì)對(duì)中輔助界面

（4）選擇標(biāo)距，開始試驗(yàn)。通過LVE視頻引伸計(jì)將變形數(shù)值實(shí)時(shí)傳輸?shù)皆囼?yàn)機(jī)上，試驗(yàn)機(jī)會(huì)得到應(yīng)力應(yīng)變曲線，最后計(jì)算得到彈性模量、斷裂延伸率等參數(shù)。

圖5 LVE配合試驗(yàn)機(jī)得到應(yīng)力應(yīng)變曲線

4-LVE視頻引伸計(jì)在小尺寸試樣測(cè)試中的優(yōu)勢(shì)

LVE視頻引伸計(jì)在小試樣測(cè)試中，優(yōu)勢(shì)如下：

（1）標(biāo)距段大小無限制：在實(shí)驗(yàn)中，可觀測(cè)的標(biāo)距段大小從mm級(jí)到μm級(jí)均可使用。

（2）全流程跟蹤：可捕捉從開始拉伸到試樣斷裂的完整過程。

（3）非接觸：避免夾持對(duì)軟體材料（如橡膠、凝膠等材料）的影響。

（4）高精度：分辨力0.2μm，精度小于1μm。

（5）符合標(biāo)準(zhǔn)：精度等級(jí)優(yōu)于ISO 9513 0.5級(jí)引伸計(jì)要求，可出具計(jì)量證書。

（6）可以擴(kuò)展到原位疲勞試驗(yàn)，測(cè)量小試樣疲勞試驗(yàn)中的實(shí)際應(yīng)變變化。

（7）可配合冷熱臺(tái)，擴(kuò)展小試樣進(jìn)行高低溫等復(fù)雜環(huán)境下的測(cè)試。

（8）可擴(kuò)展應(yīng)變、位移云圖分析。LVE視頻引伸計(jì)在測(cè)量時(shí)可選擇保存圖片，采集完成后，圖片導(dǎo)入到聯(lián)恒光科DSE-2D全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量分析軟件中進(jìn)行分析，可得到二維應(yīng)變、位移云圖。（PS：試樣必須采用散斑涂層方式處理）

圖6 計(jì)算得到的位移場(chǎng)（上）和應(yīng)變場(chǎng)（下）

5-總結(jié)

LVE視頻引伸計(jì)可在小尺寸試樣中，高精度實(shí)時(shí)的獲取應(yīng)變數(shù)據(jù)，支持與試驗(yàn)機(jī)、原位臺(tái)等加載裝置通訊，是解決小尺寸試樣應(yīng)變測(cè)量問題的方案。

聯(lián)恒光科針對(duì)小尺寸試樣力學(xué)試驗(yàn)中的測(cè)量難題，可為用戶提供成套解決方案，在小試樣的加載裝置、夾具設(shè)計(jì)、標(biāo)記制作、環(huán)境控制等方面均有相關(guān)解決方案，歡迎咨詢了解。