小型非接触拉伸试验机作为材料拉伸力学性能实验的重要测量仪器,能够实现多种软硬性材料的非接触、实时性地全场变形测量,广泛应用于材料科学、实验力学等众多领域。但目前传统小型非接触拉伸试验机的使用人群一般为科研机构、大学实验室等的科研与实验人员,更注重试验机的功能性和实用性。因此,传统小型非接触拉伸试验机的设计很少考虑到用户的感知和情感需求。另外,产品感知设计方法具有一定的抽象性与不确定性等特点以及在设计过程中不可避免会产生诸多冲突的问题难以有效解决,从而限制了产品感知设计方法直接应用于诸如小型非接触试验机等机电产品的感知形态塑造。因此,针对上述问题,本文对产品感知设计方法以及小型非接触拉伸试验机的结构和感知形态设计进行了深入的研究。(1)本文针对现有产品感知设计方法难于直接应用于机电产品的感知形态设计的问题,建立了一种基于TRIZ冲突解决理论的产品感知设计方法。该方法首先是通过对TRIZ冲突解决理论的工程参数、冲突矩阵以及发明原理进行产品感知设计领域的专业化重建,从产品功能结构层、产品感官层和产品体验层三个设计要素层面建立了产品感知设计的专属工程参数及专属的冲突解决矩阵,形成了解决技术冲突可推荐的产品感知设计的新发明原理以及解决物理冲突的分离原理与发明原理对应关系。之后以所建立的矛盾冲突解决理论为核心,构建了基于冲突解决理论的产品感知设计过程模型,形成了一套高效便捷的产品感知创新设计方法。(2)基于数字图像相关方法的小型非接触拉伸试验机的功能结构设计。该试验机由驱动部分、传动部分、导向部分、检测部分、执行部分、图像采集部分组成,并将整机结构设计为以加载平台为分界面的上、下两部分。确定了试验机的主要参数以及驱动电机、减速器、滚珠丝杠等部件的参数与型号;设计了试件夹具、夹具座、CCD相机支撑架等重要零件的结构;对基于Hermite插值的数字图像相关变形测量方法的求解算法作了进一步简化以提高其求解速度。最后,应用CATIA建立了小型非接触拉伸试验机的整机模型,为其感知形态设计奠定了基础。(3)以上述小型非接触拉伸试验机结构方案模型为基础,应用本文建立的基于TRIZ冲突解决理论的产品感知设计方法,对小型非接触拉伸试验机的外观造型进行感知塑造。首先建立出小型非接触拉伸试验机感知设计的冲突矩阵,获得了适用于小型非接触拉伸试验机的推荐发明原理。通过对推荐的发明原理的实际分析,获得了感知设计矛盾冲突的具体解决方案,从而塑造出小型非接触拉伸试验机的感知形态。最后,从感知设计的视觉、听觉和触觉三种最主要的感知方式对该试验机进行验证与评价,验证了该设计有效地提升了小型非接触拉伸试验机的用户体验以及情感需求。同时,通过该拉伸试验机的感知形态设计验证了本文建立的基于TRIZ冲突解决理论的产品感知设计方法有效性,并能提高产品感知设计的效率。