多场景、强适应:金属材料力学性能测试不设限

随着高强钢、铝合金、钛合金等先进金属材料在航空航天、轨道交通、『新能源』及结构制造等领域的广泛应用,材料测试对象日趋复杂、测试场景愈发严苛,传统手段在多方向测量、高温环境、动态加载、微小试样等方面正逐步暴露出适应性不足的问题。

海塞姆科技基于数字图像相关(DIC)技术搭建了标准化的非接触式应变测量平台,通过非接触、高精度和灵活适应的测量方式,将材料测试从局部走向全场观测,从“测不了”转变为“测得好”,为材料研发提供了更加贴近真实服役条件的数据支撑。

一.标准化架构:适配各类测试需求

系统采用“模块化+【DIC+】”技术架构,既能满足科研场景中对精度的严苛要求,也可适用于工业生产环境中对效率和稳定性的需求。

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• 出厂即标定,图像参数与测量模型统一配置,部署更快;

• 同步获取轴向、横向、剪切应变,标距长度灵活设定;

• 支持板材、棒材、薄膜、异形件等各类试样;

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• 宽温域(–190℃ 至 2800℃)适应高低温及热–力耦合测试;• 高速采集 + 跨周期处理,满足模态识别、疲劳演化等动态场景。

二.典型测试应用

1. 拉伸测试

拉伸测试是研究材料强度和塑性的基础手段。传统引伸计在安装布置、测量方向及小标距精度方面面临明显局限。海塞姆DIC系统支持非接触、任意两点间应变提取,适用于从常规棒材到复杂焊缝区域的多样测试需求。

•金属棒材泊松比测量

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在小变形阶段,横向应变幅值低,传统引伸计测量精度受限。海塞姆系统非接触提取轴向与横向应变,可稳定输出泊松比演化曲线,提升材料本构建模与仿真精度。

• 金属薄板N值/R值测量

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针对金属薄板的成形性能测试,传统方法需布置多套引伸计,操作繁琐,成本高,且无法准确测量最大宽度变形。海塞姆系统可在一次加载中同步提取多组标距数据,自动完成N值、R值计算,避免物理接触引入干扰,显著提升测试效率与数据稳定性。

• 弱纹理试样无特征识别拉伸

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传统图像相关算法在纹理极弱样本上易失效。海塞姆系统优化图像采集与处理链路,在低纹理条件下稳定跟踪标距段变形,适用于抛光试样与复合材料界面分析。

• 高强钢焊缝拉伸

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焊缝热影响区应变不连续,传统布点难以完整覆盖。海塞姆系统输出连续应变场,捕捉屈服起点与断裂路径,为焊接性能与工艺分析提供支撑。

2. 压缩测试

压缩测试是研究材料稳定性与抗失稳的关键。传统方式受试样屈曲和复杂变形干扰,海塞姆系统非接触、免贴片布点,适用微小试样到大尺寸构件的应变测量。

• 钛镍合金压缩测试

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试样小、易屈曲,传统夹具安装难、加载过程干扰大。海塞姆系统通过非接触方式稳定记录轴向压缩过程下的应变演化。

• 线缆桥梁施压测试

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构件跨度大、形变模式不确定,传统应变片难以多点布设。海塞姆系统可设置多个标距段同步跟踪,实现线缆桥梁在压缩加载下的多截面响应观测与对比分析。

• 钛金属压剪构件测试

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压剪加载易诱发剪切带及局部失稳,传统方式难以获取剪切路径。海塞姆系统输出剪切区域应变场发展过程,支持屈服机制与破坏模式识别。

3.弯曲测试

传统弯曲测试难以捕捉裂尖微小区域的应变变化,海塞姆系统可连续观测裂尖区域,精准识别裂纹起始与扩展路径。

• 预制口金属材料三点弯

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裂纹起始区域尺寸小,应变集中明显,传统方式难以捕捉裂尖演化过程。海塞姆系统连续观测裂尖邻域应变变化,辅助研究断裂起始机制。

• 金属试样四点弯测试

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传统单点应变片无法反映X向连续应变分布。海塞姆系统可非接触测量加载方向应变曲线,识别屈服起点与非均匀区,提升性能判读精度。

4.高温测试

在高温或热循环条件下,传统DIC技术受高温扰流影响已无法准确测量。海塞姆系统通过高温散斑设计与图像稳定处理,实现高温下的稳定测量。

• 螺纹钢高温拉伸测试

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系统结合图像增强与无特征DIC算法,即便在纹理退化或散斑脱落的无特征条件下,仍可提取目标子区,进行跟踪计算,实现高温环境下螺纹钢材料的无标记应变测量。

• 高温蠕变测试

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系统搭载扰流波动抑制机制及累计误差漂移修正算法,支持在高温长时加载过程中连续输出应变–时间演化曲线及空间图谱,适用于数百小时甚至过万小时的高温蠕变测试。

5.动态加载测试

在动态激励下,材料S-N曲线与应变集中演化是疲劳设计的关键。海塞姆系统支持高速采集与跨周期处理,适配高频及高周疲劳测试。

• 钨丝振动测试

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钨丝直径小、振幅低,传统传感器难以贴附。海塞姆系统可记录振动全过程图像,提取Y向位移并重建模态振型,适用于模态频率识别与柔性结构响应分析。

• 金属材料高周疲劳测试

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传统DIC系统在高周疲劳测试中需高频连续采集,数据量大、系统易宕机且大部分图像信息冗余。

海塞姆系统搭载疲劳测量模块,通过控制器与软件协同,将多个小周期拟合为一个等效周期,触发跨周期图像采集,显著压缩数据体量的同时,仍可连续追踪疲劳过程中的应变集中区演化,适用于寿命评估与疲劳敏感区识别。

三.真正的通用替代,不止于复杂场景

传统应变测试手段虽成熟,但面向日益复杂的材料形态与极端测试需求,其通用性、效率与数据质量均面临挑战。而非接触、强适应、全场测量、高精度的核心优势,让海塞姆DIC系统具备更强的适应能力与扩展空间。

从静态拉伸到高频振动,从常温测试到高温蠕变,从标准棒材到微小异形件,海塞姆DIC系统不仅能替代传统方式,更在众多关键测试环节中成为优选。

目前,系统已广泛部署于科研机构、材料实验室与高端制造现场,支撑从产品验证到性能评价等各类力学测试任务,助力用户在第一时间掌握真实、连续、可信的核心数据。

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