應變控制的挑戰
為什麼要採用應變控制？
金屬的部分機械性質會受到測試速度影響，因此具有「應變速率敏感性」。2009 年，主要金屬測試標準之一 ASTM E8 更新，納入一種以控制試樣應變速率為基礎的方法。在此變更之前，測試只能以應力控制或橫樑速度控制進行；在這些方法中，整體機台剛性會影響試樣上的速度，進而造成結果差異。以橫樑速度控制測試應變敏感材料時，在 ASTM E8/E8M 與 ISO 6892-1 所允許的最慢與最快速率下進行測試，屈服強度（proof stress）結果的差異可能超過 10%。
然而，以應變控制進行測試可在測試過程中以不同速度運行，以補償機台順應性並維持試樣上的恆定應變速率。此方法可藉由縮短所需的整體測試時間來提升產能。它也能節省時間並避免為了調整測試而浪費試樣，因為與應力控制方法不同，閉迴路應變控制不需要透過多次試誤調整橫樑速度，來確保應變速率符合測試標準。
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達成閉迴路應變控制的要求
為使測試系統達成閉迴路應變控制，必須符合特定要求。在所有情況下，務必讓試驗機與引伸計隔離任何突發或重複的振動或衝擊，因為這可能會干擾您的測試。
引伸計是一種用於量測試樣變形的高精度裝置。引伸計可在應變量測計算中排除系統順應性，但重要的是所選引伸計需適用於試樣的行程長度，並具備合適的平行長度與標距長度比例。
夾具需要在測試期間牢固夾持試樣，最好具備高剛性與最小順應性。圖表顯示不同類型的夾持裝置如何影響系統剛性，以及採用應變控制的機台需要如何補償。
測試系統的負載框架需要具備精準且穩定的驅動系統與高剛性。右圖顯示名義上相似材料的應力—應變曲線：一個在高剛性框架上測試，另一個在低剛性框架上測試。使用估算應變法計算時，兩項測試皆以 2.25 mm/min 的恆定橫樑速度進行。「試樣速度」（以 mm/min 表示）存在 21% 的差異，導致屈服結果相差 5%。
此圖顯示「高剛性」系統與較低剛性系統之間的試樣速度差異。於測試開始時可見，橫樑位移很快就轉換為試樣上的應變；而在較弱的系統上則需要更長時間。這是因為機台／負載元／夾具的撓曲，使該位移無法傳遞到試樣上。若兩台機器都使用應變控制，結果將更具可比性，但在較弱的系統上控制可能會更具挑戰。
具備應變速率控制能力的機器需要反應靈敏的控制器，以及精準且穩定的驅動系統，才能維持測試標準所要求的公差。有些機器宣稱可達成此方法，但需要使用者手動調整控制器的增益設定，即使對最有經驗的系統操作人員而言也可能相當困難。
試樣
理想狀況是使用比例試樣與比例標距長度引伸計。實務上，標距長度與平行長度比例良好的試樣更適合用來將標距長度以外所見的應變降至最低，使控制更穩定。若您的試樣從不連續屈服到連續屈服皆有，則必須針對每種類型更換控制方法。由於不連續屈服材料可能在標距長度之外發生局部屈服，因此無法依據應變回授進行控制，並且在屈服點延伸 [YPE/Ae] 期間應採用橫樑速度控制。
閉迴路應變控制的優勢
✓ 結果更具重複性與可比性——不同機台之間的測試結果更可靠
✓ 提升效率——將每次測試所需時間降至最低並縮短設定時間
✓ 使用配備 6800 Series 控制器電子系統的測試系統時，無需使用試樣進行調整
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