LVE視頻引伸計在小尺寸試樣應變測量中的應用

受加工工藝、材料成本、標準規定等方面的限制，一些試樣不能按照常規的尺寸進行測試，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，目前多指代的是標距段在10mm甚至1mm以內的試樣，這類試樣，在進行屈服、強度、延伸率等力學性能測試時，除了要求夾具和載荷裝置的適配，還要求使用的引伸計要能夠適應小尺寸測量的工況，而在目前的市場上，這類專業性的測量設備比較缺乏。

2-LVE視頻引伸計介紹

LVE視頻引伸計是一種非接觸式的高精度實時測量系統，它使用一個單獨的數字相機及實時圖像處理算法，通過拍攝試件實驗過程的圖像，分析圖像特征變化，可動態實時測量應變、位移等數據，與試驗機信號互通，測量應力應變曲線等各種力學性能參數，適用于各類力學測試。其特點如下：

• 非接觸測量：避免應變片、夾持引伸計等接觸式手段對測量的額外影響

• 全流程跟蹤：全程不需停機，試樣斷裂不會損壞測量裝置，可全流程追蹤

• 場景多樣化：除通用場景外，還可適應大變形、微小變形、高低溫等特殊實驗

• 材料適應廣：對材料基本無限制，可針對不同尺寸、不同材質試件進行測試

• 亞像素級測量精度：基于圖像處理相關法，計算精度達到亞像素級；

• 應變范圍大：可測量應變范圍從 0.002%到大于 2000%，遠超傳統方法

• 標距自定義：自定義標距大小，數百毫米內任意設定

• 多方向同測：可對縱向、橫向應變同時計算

• 多點對共測：可對多個點對應變測量，適用于多試樣檢測、多標段測試等

圖1 LVE視頻引伸計（顯微測量版）

LVE視頻引伸計采用非接觸式測量方式，對于試樣的大小、材質等限制較小，非常適合用于小尺寸試樣測量中使用。

3-使用方法步驟

在小尺寸試樣實驗中，LVE視頻引伸計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。當然，也可以通過畫線等方式制作標記，LVE視頻引伸計均可支持，但制作散斑涂層后面還可以擴展到其他用途，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應的試驗機上夾持住。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機或者原位臺。

圖3 原位臺夾持小尺寸試樣

（3）架設LVE視頻引伸計，保證視頻引伸計和試樣的對中。在LVE視頻引伸計的軟件中，可通過快捷鍵調出對中輔助線，幫助方便快捷的調節對中。同時，LVE視頻引伸計軟件內置的算法，也有消除部分對中偏差的功能。

圖4 LVE視頻引伸計對中輔助界面

（4）選擇標距，開始試驗。通過LVE視頻引伸計將變形數值實時傳輸到試驗機上，試驗機會得到應力應變曲線，最后計算得到彈性模量、斷裂延伸率等參數。

圖5 LVE配合試驗機得到應力應變曲線

4-LVE視頻引伸計在小尺寸試樣測試中的優勢

LVE視頻引伸計在小試樣測試中，優勢如下：

（1）標距段大小無限制：在實驗中，可觀測的標距段大小從mm級到μm級均可使用。

（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：避免夾持對軟體材料（如橡膠、凝膠等材料）的影響。

（4）高精度：最高分辨力0.2μm，精度小于1μm。

（5）符合標準：精度等級優于ISO 9513 0.5級引伸計要求，可出具計量證書。

（6）可以擴展到原位疲勞試驗，測量小試樣疲勞試驗中的實際應變變化。

（7）可配合冷熱臺，擴展小試樣進行高低溫等復雜環境下的測試。

（8）可擴展應變、位移云圖分析。LVE視頻引伸計在測量時可選擇保存圖片，采集完成后，圖片導入到聯恒光科DSE-2D全場應變測量分析軟件中進行分析，可得到二維應變、位移云圖。（PS：試樣必須采用散斑涂層方式處理）

圖6 計算得到的位移場（上）和應變場（下）

5-總結

LVE視頻引伸計可在小尺寸試樣中，高精度實時的獲取應變數據，支持與試驗機、原位臺等加載裝置通訊，是解決小尺寸試樣應變測量問題的絕佳方案。

聯恒光科針對小尺寸試樣力學試驗中的測量難題，可為用戶提供成套解決方案，在小試樣的加載裝置、夾具設計、標記制作、環境控制等方面均有相關解決方案，歡迎咨詢了解。