一. 测试背景和客户需求

人工补片用于开胸心脏外科手术中修补受损的心肌组织，植入后长期处于体温环境与湿态条件下。温度变化时它往哪里变形、变形多大，直接关系到材料的力学可靠性与临床表现。

本次项目中，客户希望获取人工补片在50℃环境下的位移与应变数据，重点分析补片覆盖区域的变形过程。具体目标包括：

▪ 获取补片在50℃环境下的全场位移分布；

▪ 分析补片的应变变化及应变集中情况；

▪ 提取指定区域的变形曲线；

▪ 判断最大变形区域所在位置；

为后续材料选型与结构改进提供实验依据。

二. 测试难点

结合试样特点与测试要求，本次测试的难点集中在两个方面：

① 接触式测量手段无法适用

人工补片尺寸小、结构复杂、表面不规则、变形范围大，且全程处于液体环境中。应变片等接触式传感器不仅难以可靠粘贴、无法在液体中长时间稳定工作，其自身刚度还会干扰柔性材料的真实变形，测到的已经不是补片原本的变形。

② 单点数据不足以支撑判断

客户要回答的是“哪里变形最大、哪里最先出现应变集中”，而不是某一个点变形了多少。这类问题只有拿到整个测量区域内的位移与应变分布才能给出结论，因此测量方案必须具备全场测量能力。

三. 海塞姆DIC方案

针对上述需求，海塞姆采用双目三维视觉应变仪，对人工补片进行非接触式三维全场变形测量。

① 测试配置

② 测试准备

测试前，工程师根据试样尺寸、测量范围与变形特点，在试样表面制备适用于图像相关计算的散斑，并完成相机布置、测量区域设置与系统标定。

测试中，DIC系统连续采集试样表面图像，通过数字图像相关算法追踪散斑区域的位置变化，解算出试样表面的位移与应变信息。全程非接触，不附加任何刚度，不改变试样本身的力学状态。

四. 测试过程

测试开始后，客户按预设工况向人工补片持续施加50℃的热水。双目DIC同步记录试样从初始状态到测试结束的全过程，并生成位移云图、应变云图及相关数据曲线。

▪ 加载初期：温度尚未升至50℃，补片整体变形平稳，各区域应变差异较小；

▪ 加载中期：随温度逐步升高，心梗补片位置开始出现明显位移，局部应变逐渐集中；

▪ 加载后期：高应变区域进一步向心脏左上角扩展，并最终在该区域出现明显变形。

五. 测试结果

测试结果显示，人工补片受热后呈现出明显的收缩变形特征。

▪ 全场位移云图：心梗位置左上角的位移变化最为明显，最大位移集中在心脏左上角区域；

▪ 应变云图：心脏左上角较早出现应变集中，并随受热时间延长发生剧烈收缩。

结合客户重点观测区域的数据提取，本次测试给出的关键结果如下：

▪ 最大位移：2.174mm

▪ 应变集中区域：心脏左上角

▪ 关键位置变化趋势：温度达到50℃时，补片向心脏左上角产生剧烈收缩，直至收缩极限

这些结果为客户后续开展材料改进提供了直观、可量化的数据依据。

六. 海塞姆DIC在本次测试中的价值

本次测试中，海塞姆双目三维视觉应变仪不只是记录了补片“变了形”，而是把整个变形过程转化为可量化、可分析、可追溯的位移与应变数据：

▪ 全场测量：一次获取整个测量区域内的数据，无需事先猜测危险位置；

▪ 非接触：不粘贴、不附加刚度，适用于柔性、小尺寸、湿态试样；

▪ 全过程记录：从加载初期到收缩极限，变形演化过程完整可回溯。

由此，客户得以识别局部应变集中与潜在薄弱位置，为材料选型与结构改进提供实验支持，也为心脏外科行业的材料研发积累了可靠的科学数据。