CN112789494A - 材料试验机 - Google Patents

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Abstract

位移计(40)包括：第一相机(41)，包括远心透镜，用于拍摄试验片(11)；以及第二相机(42)，包括广角透镜，以比第一相机(41)的拍摄视场更大的视场拍摄试验片(11)。再者，第一相机(41)及第二相机(42)是包括摄像元件的摄像机，将通过以规定的帧率(fps)拍摄而获取的图像发送至个人计算机(33)。在利用第一相机(41)及第二相机(42)进行拍摄时，利用灯(43)对试验片(11)进行照明。

Description

材料试验机
技术领域
本发明涉及一种包括非接触式位移计的材料试验机(material testingmachine)。
背景技术
在抗拉试验(tensile test)中，对使上下抓具抓握着两端的试验片施加抗拉试验力。然后，例如通过使用应变计(strain gauge)的接触式位移计、或对由相机所拍摄的图像进行图像处理而算出标定点间距离的位移的非接触式位移计，来测定这时的试验片的拉伸。再者，非接触式位移计即使在试验片发生断裂之类的情况下也能够进行测定，因而被用于对试验片施加抗拉试验力直到试验片断裂为止的抗拉试验。
在利用非接触式位移计测定针对试验片的试验力的施加方向上的位移量即拉伸时，在试验片的表面以规定的间隔贴附着两张形成有标线标记的封条(seal)。并且，基于由相机所拍摄的图像中的一对标线标记的位置测定标线间的距离，并根据所述距离的变化量测定拉伸。
并且，当利用非接触式位移计测定与针对试验片的试验力的施加方向正交的方向上的试验片的位移量即宽度的位移量时，基于由相机所拍摄的图像中的试验片的两端缘的位置信息，测定两端缘间的距离，并根据所述距离的变化量测定宽度的位移量(参照专利文献1及专利文献2)。再者，当将平板状的试验片作为样品时，为了识别试验片的宽度方向上的位置，也有时在与试验力的施加方向正交的方向上，以规定的间隔贴附两张形成有标线标记的封条，利用标线标记，测定试验片的宽度的位移量。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2011-169727号公报
专利文献2：日本专利特开2012-088208号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
在现有的材料试验机中，测定试验片的拉伸及宽度时，是利用同一个相机拍摄试验片。当想要利用现有的使用具有视角(angle of view)的标准透镜的相机，来测定拉伸直到试验片断裂为止时，会对相机位置等进行设定，以使相机的视场扩大。当如上所述扩大了相机的视场时，图像上的试验片的标线标记的大小会相对于画面相对变小，位移分辨率下降，从而无法获得弹性模数或泊松比(Poisson's ratio)(横向应变/纵向应变)等需要微小位移测定结果的物性值。另一方面，如果提高视场放大率，则无法测定拉伸直到试验片断裂为止。
并且，有时由于抓握试验片的抓具等固定夹具的状态、或试验片的翘曲等，而使得在试验中试验片的拍摄面相对于相机前后移动。当利用使用标准透镜的相机拍摄试验片时，如果试验片在透镜的光轴方向上移动，则在相机所拍摄的图像上，会产生上下的标线标记的间隔或试验片的外观大小发生变化的现象。这种误差成为通过计算而求出的弹性模数或泊松比等物性值的误差的主要原因。
图9是基于对试验片进行抗拉试验时，利用现有的使用标准透镜的非接触式位移计测定位移所得的结果而描绘的应力应变线图。曲线图的纵轴为应力，横轴为应变。并且，利用实线表示应力与纵向应变的关系，利用虚线表示应力与横向应变的关系。所述应力应变线图是通过针对不锈钢的板状试验片的抗拉试验而获得的，表示了超出应力相对于应变而线性上升的弹性区域的屈服点(yield point)等的评估所需要的数据区域。
在这种材料的抗拉试验中，在应变为0～0.2％左右的低应变区域内，试验片显示弹性变形，因此描绘出应力相对于应变线性上升的线图。但是，在利用现有的使用标准透镜的非接触位移计而获取的位移数据中，越是微小应变区域，越大幅受到试验片在透镜的光轴方向上移动而产生的测定误差的影响。在图9的线图中，在作为弹性区域的数据区域内，纵向应变、横向应变均显示出转折点，而未呈直线。在如上所述的应力应变线图中，无法准确地算出弹性模数或泊松比。
作为解决如上所述的问题的方法，可考虑利用立体拍摄的三维测定，所述立体拍摄是使用并列配置着的一对相机。即，通过获取用于再现三维图像的视差图像，对试验片在透镜的光轴方向上的移动进行三维修正，来提高拉伸及宽度的位移的测定精度。但是，为了采用如上所述的方法而满足微小位移的测定所要求的精度，会将规格(spec)相同的两个相机的视场放大率设定得较大，从而观察狭小的范围。于是，无法测定试验片拉伸了某个长度以上之后发生断裂为止的位移，因而产生无法获得用于评估抗拉强度的试验数据的问题。
本发明是为了解决所述问题而完成的，目的在于提供一种材料试验机，其包括提高小位移的测定精度的非接触式位移计。
[解决问题的技术手段]
技术方案1所述的发明是一种材料试验机，其包括：非接触式位移计，测定已施加试验力的试验体的位移量；力检测器，测定已施加至所述试验体的试验力；以及控制装置，与所述力检测器及所述非接触式位移计连接；所述材料试验机的特征在于，所述非接触式位移计包括：第一相机，包括远心透镜(telecentric lens)，用于拍摄所述试验体；以及第二相机，包括广角透镜，以比所述第一相机的拍摄视场更大的视场拍摄所述试验体；所述控制装置包括：位移计算部，通过对所述第一相机所拍摄的图像、以及所述第二相机所拍摄的图像进行图像处理，来算出所述试验体的位移量；以及分析部，基于所述位移计算部所算出的所述试验体的位移量，对材料特性进行分析。
技术方案2所述的发明根据技术方案1所述的材料试验机，其中所述分析部基于对所述第一相机所拍摄的图像进行图像处理而算出的所述试验体的位移量以及所述力检测器所测定的试验力，制作第一应力应变线图；基于对所述第二相机所拍摄的图像进行图像处理而算出的所述试验体的位移量以及所述力检测器所测定的试验力，制作第二应力应变线图；制作将所述第一应力应变线图与所述第二应力应变线图加以合成的合成应力应变线图。
技术方案3所述的发明根据技术方案2所述的材料试验机，其中所述分析部在开始试验起至所述试验体的位移量成为规定的位移量为止的部分，使用所述第一应力应变线图的数据，在所述试验体的位移量超过规定的位移量的部分，使用所述第二应力应变线图的数据，来制作所述合成应力应变线图。
[发明的效果]
根据技术方案1至技术方案3所述的发明，包括非接触式位移计，所述非接触式位移计利用包括远心透镜的第一相机及包括广角透镜的第二相机来拍摄试验体，从而能够根据由第一相机所获取的图像，高精度地算出弹性模数或泊松比的计算所需要的小位移，并且能够根据由第二相机所获取的图像，算出作为试验体的试验片在抗拉试验中断裂为止的大位移。如上所述，在本发明的非接触式位移计中，能够同时实现小位移的测定与大位移的测定，因此能够适应更多种类的材料的试验，并且能够根据一次试验结果，获得可靠性高的多个物性值。
附图说明
图1是本发明的材料试验机的概要图。
图2是表示材料试验机的主要控制***的框图。
图3是板状的试验片11的概要图。
图4是对试验片11进行抗拉试验而获得的应力应变线图。
图5是对试验片11进行抗拉试验而获得的应力应变线图。
图6是圆棒状的试验片12的概要图。
图7是对试验片12进行抗拉试验而获得的应力纵向应变线图。
图8是对试验片12进行抗拉试验而获得的应力横向应变线图。
图9是基于对试验片进行抗拉试验时，利用现有的使用标准透镜的非接触式位移计测定位移所得的结果而描绘的应力应变线图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明的材料试验机的概要图。图2是表示材料试验机的主要控制***的框图。图3是板状的试验片11的概要图。
所述材料试验机包括：平台(table)18；一对螺杆，配置于一对盖体19内，所述一对盖体19立设于平台18；十字头(cross head)23，能够沿所述螺杆移动；上抓具21，经由荷重元(load cell)24与十字头23连接；下抓具22，与平台18连接；以及负载机构30，用于使十字头23升降。
在十字头23的两端部，配设有与一对螺杆螺合的螺母(nut)。一对螺杆经由动力传递机构与负载机构30连接，通过负载机构30的驱动而同步旋转。通过所述一对螺杆的旋转，而使得十字头23升降，对试验片11施加试验力，所述试验片11被上抓具21及下抓具22抓握着其两端。这时的试验力是通过荷重元24来测定。并且，这时的试验片11的位移是通过位移计40来测定。如上所述，所述材料试验机的试验机本体为将试验体设为如图3所示的试验片11的抗拉试验用的规格。
位移计40包括：第一相机41，包括远心透镜，用于拍摄试验片11；以及第二相机42，包括广角透镜，以比第一相机41的拍摄视场更大的视场拍摄试验片11。再者，第一相机41及第二相机42是包括摄像元件的摄像机，将通过以规定的帧率(frame rate)(fps)拍摄而获取的图像发送至个人计算机33。当利用第一相机41及第二相机42进行拍摄时，利用灯(light)43对试验片11进行照明。
所述材料试验机包括对试验机本体的动作进行控制的控制部31。所述控制部31与荷重元24、负载机构30及个人计算机33连接。个人计算机33与键盘等输入部34及液晶显示装置等显示部35连接。控制部31及个人计算机33构成本发明的控制装置。
在所述个人计算机33中，安装有用于执行试验控制且对试验结果进行分析的软件，各种功能通过执行软件的各程序来实现。个人计算机33包括：存储器36，存储装置的控制或数据分析所需要的程序，在控制时暂时存储数据等；通信部37，通过规定的通信协议，与控制部31或位移计40进行数据的收发；以及中央处理器(central processing unit，CPU)等运算装置38，用于执行程序；以及存储装置39，存储从位移计40的第一相机41及第二相机42输入的图像或试验数据。存储器36、通信部37、运算装置38、存储装置39通过总线49而相互连接。
在图2中，作为与个人计算机33的存储器36中所存储的位移测定相关的功能区块，图示了位移计算部44及分析部45。位移计算部44通过对第一相机41的拍摄图像与第二相机42的拍摄图像进行图像处理，来算出试验片11的位移量。分析部45基于位移计算部44所算出的试验片11的位移量，对材料特性进行分析。
对位移计40的第一相机41及第二相机42作进一步详细说明。第一相机41的远心透镜是使远心光学***保持于镜筒的拍摄透镜，所述远心光学***设计成通过多片透镜组件而使穿过光圈的光与光轴平行地行进，因为视角为0度，所以具有即使拍摄距离发生变化，光学倍率也不变的特性。因此，在第一相机41的远心透镜中，需要至少大于图3所示的试验片11的标线标记13之间的距离D1的透镜的有效直径(例如，如果距离D1为50mm，那么有效直径为75mm)。第一相机41是朝向试验片11的中央附近而配置，以使得用于观察试验片11的纵方向上的位移的标线标记13、与用于观察横方向上的位移的标线标记14两者均纳入视场。
通常被称为标准透镜的透镜的视角为45～60度，与此相对，第二相机42的广角透镜是视角较大的拍摄透镜，能够将比标准透镜的视角更大的范围设为视场范围。将广角透镜作为拍摄透镜而安装的第二相机42配置于第一相机41的上方，以便将比第一相机41的视场在纵方向上宽约2～5倍的范围纳入视场。利用图1所示的材料试验机执行抗拉试验时，因为使十字头23上升，所以试验片11的拉伸方向主要为上侧。因此，将第二相机42配置于第一相机41的上侧，以使试验片11的上侧更多地进入视场。但是，例如，在平台下配置致动器(actuator)，通过使下抓具与致动器的活塞杆(piston rod)连接而下降来进行抗拉试验的材料试验机中，是将第二相机42配置于第一相机41的下侧。即，第一相机41与第二相机42的位置关系是通过抗拉试验力作用至试验片11的方向来变更。
当利用所述材料试验机开始抗拉试验时，如图3所示，在板状的试验片11的表面，在纵方向上设置一对标线标记13，并在横方向上设置一对标线标记14。而且，使上抓具21及下抓具22抓握试验片11的两端。这时，对第一相机41及第二相机42的配置进行调整，以使得试验片11与位移计40的位置关系是试验片11的表面与位移计40中的第一相机41及第二相机42的拍摄透镜正相对，第一相机41的视场为图3中以虚线表示的范围，第二相机42的视场为图3中以双点划线表示的范围。再者，标线标记13及标线标记14能够通过使印刷有这些标记的标线封条贴附于试验片11的表面，而简单地附设。再者，作为标线封条，可使用将标线表现为二值化图像(binarized image)的标线封条，例如在白底上印刷有黑色标线标记的标线封条、在黑底上印刷有白色标线标记的标线封条。并且，标线除了以贴附标线封条的方式附设以外，还可以直接写入试验片11。
当开始抗拉试验，通过驱动负载机构30而使十字头23上升时，对试验片11施加抗拉试验力。根据由第一相机41及第二相机42所获取的图像，历时观察标线标记13之间的距离D1及标线标记14之间的距离D2，通过位移计算部44的作用来算出试验片11的拉伸位移量(距离D1的变化量)及宽度位移量(距离D2的变化量)。并且，通过分析部45的作用，而分别根据从荷重元24输入的试验力及试验片11的截面积算出应力，根据拉伸位移量及原来的距离D1算出纵向应变，根据宽度位移量及原来的距离D2算出横向应变，从而制作应力应变线图。
其次，说明利用所述结构的材料试验机执行抗拉试验时的试验结果。图4及图5是对试验片11进行抗拉试验而获得的应力应变线图。曲线图的纵轴为应力，横轴为应变。图4是基于根据第一相机41所获取的图像算出的位移而描绘的应力应变线图，利用实线表示应力与纵向应变的关系，利用虚线表示应力与横向应变的关系。并且，在图4中，利用点划线表示使用应变计式的接触式位移计测量试验片11的拉伸时的应力与纵向应变的关系。图5是表示从试验开始到试验片11断裂为止的应力与纵向应变的关系的应力应变线图，是将如下的两个应力应变线图加以合成的合成应力应变线图，所述两个应力应变线图是基于根据第一相机41所获取的图像算出的位移而描绘的应力应变线图、以及基于根据第二相机42所获取的图像算出的位移而描绘的应力应变线图。在所述图中，利用细线表示基于从第一相机41获取的图像的应力应变线图，利用粗线表示基于从第二相机42获取的图像的应力应变线图。
试验片11是不锈钢(SUS304)的板状试验片，如果对这种材料施加抗拉试验力，则直到弹性极限之前，应力呈线性上升。在包括远心透镜的第一相机41的图像中，能够在试验刚刚开始后捕捉试验片11所产生的微小位移，如图4所示，能够在试验刚刚开始后的表示弹性变形的低应变区域内，描绘应力呈线性上升的应力应变线图。在图9所示的利用现有的非接触式位移计进行位移测定的情况下，在试验开始初期，存在试验片在相机的光轴方向上移动的情况，所以在被描绘的应力应变线图的作为弹性区域的数据区域内，存在纵向应变、横向应变均显示出转折点的问题，而在本发明中，解决了此问题。在本发明中，是在试验开始初期，根据包括远心透镜的第一相机41的图像测量拉伸，所以第一相机41能够不受光轴方向上的试验片的移动的影响而测量准确的拉伸。
并且，当对根据图4中作为参考而图示的利用应变计式的接触式位移计测量试验片11的拉伸时的应力与纵向应变的关系、和基于第一相机41所获取的图像测定拉伸时的应力与纵向应变的关系而算出的弹性模数进行比较时，其差处于能够作为测定误差而容许的范畴。并且，关于泊松比，也能够获得接近于这种不锈钢的标称值(0.3)的值。因此，所述位移计40所获得的位移测定结果能够评估为充分满足小位移的测定所要求的精度。
如果试验片11的上侧的标线标记13(参照图3)拉伸至超出包括远心透镜的第一相机41的视场为止，就无法从第一相机41的拍摄图像观察标线标记13之间的距离D1。与此相对，包括广角透镜的第二相机42能够借由大视场将上下的标线标记13纳入视场内，直到试验片11断裂为止，从而能够从试验开始到试验结束为止进行标线标记13之间的距离D1的观察。但是，第二相机42的位移分辨率低于第一相机41而未满足小位移的测定所要求的精度。因此，在所述位移计40中，针对主要测定小位移的试验刚刚开始后的一定时间，是使用基于第一相机41所获取的图像而算出的位移数据来算出纵向应变，针对其后的时间，是使用基于主要测定大位移的第二相机42所获取的图像而算出的位移数据来算出纵向应变。然后，将这些数据加以合成，而制作图5所示的应力应变线图。
在所述实施方式中，设为如下的设定：利用第一相机41的拍摄与利用第二相机42的拍摄是从试验开始进行到试验结束为止。其原因在于，当试验片11的上侧的标线标记13拉伸至超出第一相机41的视场为止时，虽然无法从第一相机41的拍摄图像观察标线标记13之间的距离D1，但是也有时能够观察标线标记14之间的距离D2。图像数据保存于存储装置39，所以试验结束后，用户能够从这些数据中选择需要的时间份的数据进行分析。
并且，在所述实施方式中，在分析部45中的试验数据的分析中，分别制作了基于根据第一相机41所获取的图像算出的位移而描绘的应力纵向应变线图(第一应力应变线图)、以及基于根据第二相机42所获取的图像算出的位移而描绘的应力纵向应变线图(第二应力应变线图)。并且，从开始试验起到试验片11的位移量达到规定的位移量为止使用第一应力应变线图的数据，当试验片11的位移量超过规定的位移量时使用第二应力应变线图的数据，来制作合成应力应变线图。因此，如图5所示，制作出将基于经由第一相机41的小位移测定的弹性区域的数据、与基于经由第二相机42的大位移测定的数据加以合成的合成应力应变线图。这些数据的连接点既可以是成为胡克定律(Hooke's law)成立的极限(比例极限(proportional limit))的点或屈服点，也可以是用户所选择的任意点。即，在用于需要微小位移的高精度的数据的弹性模数的计算的区域内，只要制作使用基于第一相机41所获取的图像的位移数据的应力应变线图即可。再者，根据需要，使用最小平方法等方法来顺畅地进行数据的连接。
图6是圆棒状的试验片12的概要图。
在试验片12为圆棒状的情况下，难以如板状的试验片11般，贴附宽度测定用的标线标记14，因此宽度位移是通过测定试验片12的边缘(edge)15之间的距离来进行。当利用现有的使用标准透镜的相机拍摄圆棒状的试验片12时，从相机到标线标记13为止的距离与从相机到试验片12的边缘15的位置为止的距离存在差L，由于这种焦点位置的差，而难以通过能够满足测定精度的清晰度而在图像上识别两者。与此相对，远心透镜即使相机与被摄体之间的距离发生改变，光学倍率也不会改变。因此，在利用包括远心透镜的第一相机41测定小位移的位移计40中，即使存在图6所示的差L时，也能够通过能够满足测定精度的清晰度，来识别二维图像上的标线标记13与试验片12的边缘15。
图7是对试验片12进行抗拉试验而获得的应力纵向应变线图，图8是其应力横向应变线图。在图7及图8中，利用虚线及实线表示对相同尺寸的被分类为碳钢的金属(S45C)的圆棒状的试验片12在相同试验条件下进行抗拉试验的结果。
在图7所示的应力纵向应变线图中，在表示弹性变形的低应变区域内，应变相对于应力呈线性变化。根据所述直线的倾斜度而求出的弹性模数为210GPa，图7及图8的纵向应变与横向应变的比率即泊松比为0.33。所述弹性模数与泊松比的值例如能够评估为：程度与根据接触式位移计所测定的抗拉试验的结果而获得的作为这种碳钢的物性值的值相同。
在所述实施方式中，以进行抗拉试验的情况为例进行了说明，但是在进行压缩试验，即，将上抓具21与下抓具22替换成压盘，通过使十字头23下降，而对试验体施加压缩试验力的情况下，也能够高精度地测定特别是宽度方向上的小位移。对于如下形状的试验体，即，在现有的安装有标准透镜的非接触式位移计中难以对边缘进行识别的形状的试验体，例如球形的试验体，也能够根据利用包括远心透镜的第一相机41所拍摄的图像，高精度地算出压缩试验中的宽度位移。
并且，还可以将本发明应用于例如能够以试验速度20m/s对试验片施加抗拉试验力的高速抗拉试验机。在高速抗拉试验中，难以将接触式位移计安装于试验片来进行试验，并且，在现有的安装有标准透镜的非接触式位移计中，存在无法同时实现小位移的测定精度与直到断裂为止的大位移的测定的问题。但是，通过在高速抗拉试验机中采用所述位移计40，利用第一相机41及第二相机42执行高速视频拍摄，便能够解决如上所述的问题。
[符号的说明]
11：试验片
12：试验片
13：标线标记
14：标线标记
15：边缘
18：平台
19：盖体
21：上抓具
22：下抓具
23：十字头
24：荷重元
30：负载机构
31：控制部
33：个人计算机
34：输入部
35：显示部
36：存储器
37：发送部
38：运算装置
39：存储装置
40：位移计
41：第一相机
42：第二相机
43：灯
44：位移计算部
45：分析部
49：总线。

Claims (3)

1.一种材料试验机，包括：非接触式位移计，测定已施加试验力的试验体的位移量；力检测器，测定已施加至所述试验体的试验力；以及控制装置，与所述力检测器及所述非接触式位移计连接；所述材料试验机的特征在于，
所述非接触式位移计包括：
第一相机，包括远心透镜，用于拍摄所述试验体；以及
第二相机，包括广角透镜，以比所述第一相机的拍摄视场更大的视场拍摄所述试验体；
所述控制装置包括：
位移计算部，通过对所述第一相机所拍摄的图像、以及所述第二相机所拍摄的图像进行图像处理，来算出所述试验体的位移量；以及
分析部，基于所述位移计算部所算出的所述试验体的位移量，对材料特性进行分析。
2.根据权利要求1所述的材料试验机，其中
所述分析部进行如下操作：
基于对所述第一相机所拍摄的图像进行图像处理而算出的所述试验体的位移量以及所述力检测器所测定的试验力，制作第一应力应变线图；基于对所述第二相机所拍摄的图像进行图像处理而算出的所述试验体的位移量以及所述力检测器所测定的试验力，制作第二应力应变线图；制作将所述第一应力应变线图与所述第二应力应变线图加以合成的合成应力应变线图。
3.根据权利要求2所述的材料试验机，其中
所述分析部进行如下操作：
在开始试验起至所述试验体的位移量成为规定的位移量为止的部分，使用所述第一应力应变线图的数据，在所述试验体的位移量超过规定的位移量的部分，使用所述第二应力应变线图的数据，来制作所述合成应力应变线图。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021173633A (ja) * 2020-04-24 2021-11-01 株式会社島津製作所 材料試験機、及び材料試験機における表示方法
WO2022074879A1 (ja) * 2020-10-09 2022-04-14 株式会社島津製作所 材料試験機
JP7156467B1 (ja) 2021-07-30 2022-10-19 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス成形品しわ発生判定指標取得方法及びプレス成形品しわ発生判定方法
CN113865986B (zh) * 2021-08-27 2023-12-29 北京工业大学 利用高速摄影机和dic技术非接触检测实时高温岩体传播系数装置
WO2024035756A1 (en) * 2022-08-09 2024-02-15 Board Of Trustees Of Michigan State University Collet-chuck system for uniaxial testing
CN116124604B (zh) * 2023-01-19 2024-04-30 上海理工大学 材料高温力学性能测试方法
CN116698592A (zh) * 2023-06-15 2023-09-05 南通大学 一种基于高速相机的果柄弹性参数测试方法及***
CN116754211B (zh) * 2023-08-22 2023-12-19 中国人民解放***箭军工程大学 固体火箭推进器的力学特性信息获取方法及相关装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04346004A (ja) * 1991-05-24 1992-12-01 Meidensha Corp 変位測定装置
JP3147797B2 (ja) * 1997-01-31 2001-03-19 株式会社島津製作所 ビデオ式非接触伸び計
JP3876516B2 (ja) * 1998-02-27 2007-01-31 株式会社島津製作所 光学式伸び計用校正装置
JPH11351834A (ja) * 1998-06-08 1999-12-24 Shimadzu Corp ビデオ式非接触伸び計
JP4714487B2 (ja) * 2005-03-11 2011-06-29 昭和電工株式会社 コルゲートフィンの検査方法および検査装置、熱交換器の通風性能検査方法および通風性能検査装置、ならびに熱交換器の耐圧性検査方法および耐圧性検査装置
CN2911653Y (zh) * 2006-02-27 2007-06-13 王化谦 一种视频引伸仪
CN101929897A (zh) * 2009-06-18 2010-12-29 宝理塑料株式会社 局部应力测量方法、导出树脂材料的应力-应变曲线的方法以及树脂成形品的寿命预测方法
JP5278347B2 (ja) 2010-02-18 2013-09-04 株式会社島津製作所 材料試験機
JP5549531B2 (ja) 2010-10-21 2014-07-16 株式会社島津製作所 材料試験機および材料試験機の試験片の幅測定方法
JP2013221778A (ja) * 2012-04-13 2013-10-28 Kobelco Kaken:Kk 非接触型歪み測定装置、及び非接触型歪み測定方法
FR2995080B1 (fr) * 2012-09-04 2015-10-23 Snecma Procede de determination en haute frequence du seuil de non-propagation de fissure par fatigue
JP2014153307A (ja) * 2013-02-13 2014-08-25 Ihi Corp 座屈後残存強度評価方法及び試験片

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