材料试验机是一种非常重要的精密测试装置,主要用于测量金属或非金属材料、机械零部件等的力学性能、工艺性能、内部缺陷和校检旋转零部件的动态不平衡等,而且有助于研究发现新的材料、新的工艺和新的技术等。对于材料试验机的测试方法,拉伸测试方法相对简单,测试所用的计算方法非常容易理解与应用,并且可以得到更为准确的测试结果,具有广泛的应用范围。本文在综述国内外材料试验机发展状况的基础上,研制了一种具有新型结构的小型非接触式材料力学性能拉伸试验机。该试验机采用卧式结构,整体紧凑,使用方便,具有比其他小微型试验机更大的加载力,而且有精确的控制系统和测量系统;另外,它有机的结合了传统的测试技术和数字图像相关方法测试技术,便于试验数据的分析与处理。论文的主要内容包括以下几部分:1、开展了小型非接触式材料力学性能拉伸试验机的机械结构方案设计,确定了试验机的主要参数;对于驱动单元、传动单元进行了方案设计,完成了滚珠丝杠、电机等的选型;设计了试验机的夹具等零件的结构,对滚珠丝杠和加载台进行了有限元分析,验证了其可靠性;最后通过UG设计出了试验机的整体结构。2、对该试验机测控系统的硬件进行了设计,包括运动控制系统,数据采集处理系统和图像采集处理系统。首先,对运动控制系统的不同方案进行研究,优选了“PC+运动控制卡”方案进行电机驱动,此方案具有更加开放、更加柔性的控制方式,其中运动控制卡为研华公司的PCI-1220U;其次,对数据采集处理系统的不同方案进行研究,优选了“NI USB-6366数据采集卡”进行传感器的信号采集,此方案具有开发周期短,设计方便灵活等优点,进行了力传感器与位移传感器的选型和研究;最后,对图像采集处理系统所需的CCD摄像机、摄像头和光源进行了选型。3、对该试验机测控系统的软件进行了设计:采用虚拟仪器开发平台LabVIEW图形化的编程语言进行上位机的编程;分析了运动控制系统的控制原理,并通过研华公司自主开发的LabVIEW函数模块进行了电机控制程序的编写;然后研究了数据采集的原理,并基于DAQmx驱动进行了数据采集处理的程序编写;最后基于非线性光流方程的亚像素位移测量迭代梯度算法开发了该试验机的图像处理计算流程。4、进行了该试验机的试验验证:首先对传感器和摄像机进行标定,然后确定了试样的大小形状,选择铝合金6061作为试样材料进行了拉伸测试试验,并设计了整个试验的过程,试验结果吻合较好,证明所研制的试验机具有很好的实用性与可靠性。