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LVE视频引伸计在小尺寸试样应变测量中的应用

日期:2022-01-06  542人浏览
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 1-应用背景介绍

 

受加工工艺、材料成本、标准规定等方面的限制,一些试样不能按照常规的尺寸进行测试,必须采用小尺寸试样,如高性能合金、3D打印金属材料、凝胶材料等等。

小尺寸试样,目前多指代的是标距段在10mm甚至1mm以内的试样,这类试样,在进行屈服、强度、延伸率等力学性能测试时,除了要求夹具和载荷装置的适配,还要求使用的引伸计要能够适应小尺寸测量的工况,而在目前的市场上,这类专业性的测量设备比较缺乏。

 

2-LVE视频引伸计介绍

 

LVE视频引伸计是一种非接触式的高精度实时测量系统,它使用一个单独的数字相机及实时图像处理算法,通过拍摄试件实验过程的图像,分析图像特征变化,可动态实时测量应变、位移等数据,与试验机信号互通,测量应力应变曲线等各种力学性能参数,适用于各类力学测试。其特点如下:

  • 非接触测量:避免应变片、夹持引伸计等接触式手段对测量的额外影响

  • 全流程跟踪:全程不需停机,试样断裂不会损坏测量装置,可全流程追踪

  • 场景多样化:除通用场景外,还可适应大变形、微小变形、高低温等特殊实验

  • 材料适应广:对材料基本无限制,可针对不同尺寸、不同材质试件进行测试

  • 亚像素级测量精度:基于图像处理相关法,计算精度达到亚像素级;

  • 应变范围大:可测量应变范围从 0.002%到大于 2000%,远超传统方法

  • 标距自定义:自定义标距大小,数百毫米内任意设定

  • 多方向同测:可对纵向、横向应变同时计算

  • 多点对共测:可对多个点对应变测量,适用于多试样检测、多标段测试等

LVE视频引伸计(显微版).jpg

图1 LVE视频引伸计(显微测量版)

LVE视频引伸计采用非接触式测量方式,对于试样的大小、材质等限制较小,非常适合用于小尺寸试样测量中使用。

 

3-使用方法步骤

 

在小尺寸试样实验中,LVE视频引伸计的使用方法及步骤如下:

(1)通过专用的小试样散斑喷涂装置,制作散斑涂层。当然,也可以通过画线等方式制作标记,LVE视频引伸计均可支持,但制作散斑涂层后面还可以扩展到其他用途,所以我们建议处理为散斑涂层。制作完成的试样类似下图。

小尺寸试样散斑处理图.jpg

图2 小尺寸试样(散斑喷涂处理)

(2)夹持试样,将小试样正常放在对应的试验机上夹持住。一般来说,这里的夹具是要特殊定制的,加载装置采用小力值试验机或者原位台。

小试样原位台拉伸夹持.jpg

图3 原位台夹持小尺寸试样

(3)架设LVE视频引伸计,保证视频引伸计和试样的对中。在LVE视频引伸计的软件中,可通过快捷键调出对中辅助线,帮助方便快捷的调节对中。同时,LVE视频引伸计软件内置的算法,也有消除部分对中偏差的功能。

视频引伸计辅助对中.jpg

图4 LVE视频引伸计对中辅助界面

 

(4)选择标距,开始试验。通过LVE视频引伸计将变形数值实时传输到试验机上,试验机会得到应力应变曲线,最后计算得到弹性模量、断裂延伸率等参数。

LVE视频引伸计配合试验机获取应力应变曲线(图5)

图5 LVE配合试验机得到应力应变曲线

 

4-LVE视频引伸计在小尺寸试样测试中的优势

 

LVE视频引伸计在小试样测试中,优势如下:

(1)标距段大小无限制:在实验中,可观测的标距段大小从mm级到μm级均可使用。

(2)全流程跟踪:可捕捉从开始拉伸到试样断裂的完整过程。

(3)非接触:避免夹持对软体材料(如橡胶、凝胶等材料)的影响。

(4)高精度:最高分辨力0.2μm,精度小于1μm。

(5)符合标准:精度等级优于ISO 9513 0.5级引伸计要求,可出具计量证书。

(6)可以扩展到原位疲劳试验,测量小试样疲劳试验中的实际应变变化。

(7)可配合冷热台,扩展小试样进行高低温等复杂环境下的测试。

(8)可扩展应变、位移云图分析。LVE视频引伸计在测量时可选择保存图片,采集完成后,图片导入到联恒光科DSE-2D全场应变测量分析软件中进行分析,可得到二维应变、位移云图。(PS:试样必须采用散斑涂层方式处理)

二维应变场及位移场云图.jpg

图6 计算得到的位移场(上)和应变场(下)

 

5-总结

 

LVE视频引伸计可在小尺寸试样中,高精度实时的获取应变数据,支持与试验机、原位台等加载装置通讯,是解决小尺寸试样应变测量问题的绝佳方案。

联恒光科针对小尺寸试样力学试验中的测量难题,可为用户提供成套解决方案,在小试样的加载装置、夹具设计、标记制作、环境控制等方面均有相关解决方案,欢迎咨询了解。

 
 
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