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    LVE視頻引伸計在小尺寸試樣應變測量中的應用

    日期:2022-01-06  2615人瀏覽
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     1-應用背景介紹

     

    受加工工藝、材料成本、標準規(guī)定等方面的限制,一些試樣不能按照常規(guī)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(yè)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(tǒng),它使用一個單獨的數(shù)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(tài)實時測量應變、位移等數(shù)據(jù),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(shù),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(tǒng)方法

    • 標距自定義:自定義標距大小,數(shù)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

    LVE視頻引伸計(顯微版).jpg

    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。

    小尺寸試樣散斑處理圖.jpg

    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。

    小試樣原位臺拉伸夾持.jpg

    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(jié)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。

    視頻引伸計輔助對中.jpg

    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(shù)值實時傳輸?shù)皆囼灆C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(shù)。

    LVE視頻引伸計配合試驗機獲取應力應變曲線(圖5)

    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(yōu)勢

     

    LVE視頻引伸計在小試樣測試中,優(yōu)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(yōu)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(huán)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(lián)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)

    二維應變場及位移場云圖.jpg

    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(shù)據(jù),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(lián)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(huán)境控制等方面均有相關解決方案,歡迎咨詢了解。

     
     
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