試驗(yàn)機(jī)拉伸力加載圖像采集分析截面分析金相顯微鏡

  系統(tǒng)組成包括壓印試件、材料力學(xué)性能試驗(yàn)裝置、電子顯微鏡
以及圖像采集分析系統(tǒng)等。利用壓印接頭裂紋出現(xiàn)前后圖像裂紋區(qū)
灰度值突變這一特征進(jìn)行裂紋的自動(dòng)識(shí)別，其主要步驟包括：拍攝
壓印接頭形變區(qū)域圖像，針對(duì)所拍攝的圖像，沿著垂直于壓印接頭
拉伸時(shí)材料截面開裂方向取多條路徑，通過平滑處理、邊緣檢測等
算子來識(shí)別壓印接頭的裂紋。圖像采集系統(tǒng)中選用可移動(dòng)式電子顯
微鏡作為壓印接頭裂紋檢測圖像觀測設(shè)備，可移動(dòng)式電子顯微鏡可
以具有USB接口功能，通過USB接口將可移動(dòng)式電子顯微鏡與計(jì)算機(jī)
相連，可移動(dòng)式電子顯微鏡的放大倍數(shù)在200倍以上；將多臺(tái)可移
動(dòng)式電子顯微鏡的鏡頭對(duì)準(zhǔn)壓印接頭裂紋待識(shí)別的各個(gè)區(qū)域；材料
力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)拉伸力加載過程中，通過電子顯微鏡和數(shù)據(jù)采集卡
采集壓印接頭裂紋待識(shí)別各個(gè)區(qū)域的圖像。裂紋識(shí)別
  在進(jìn)行壓印接頭計(jì)算機(jī)圖像分析處理系統(tǒng)中，裂紋形態(tài)的自動(dòng)
識(shí)別方法主要包括如下幾個(gè)步驟：
  (1)對(duì)實(shí)時(shí)采集到的單幅圖像進(jìn)行圖像格式轉(zhuǎn)換，將其圖像轉(zhuǎn)
換為灰度圖，圖像數(shù)據(jù)類型可以轉(zhuǎn)換為8位整型，即光強(qiáng)在0～255
之間。
  (2)在轉(zhuǎn)換后的灰度圖上，沿著垂直于壓印接頭拉伸過程中的
開裂方向取m條路徑，

  裂紋擴(kuò)展研究

  在試件夾持并拉伸一段時(shí)間后停止試驗(yàn)，然后對(duì)壓印接頭端面
試樣進(jìn)行機(jī)械拋光，在顯微鏡上觀察裂紋并拍照。為壓印接頭頸部
位置放大50倍的照片?？梢杂^察到在壓印接頭上、下板接觸的頸部
區(qū)域出現(xiàn)大量細(xì)小裂紋，但還未匯集成具有一定長度的裂紋。整個(gè)
壓印連接過程一般不產(chǎn)生裂紋，但是給接頭施加一定的載荷后，頸
部應(yīng)力增大，隨著載荷的增加裂紋萌生，最后當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定的
程度時(shí)，構(gòu)件的有效承載面承受不了此時(shí)的載荷進(jìn)而斷裂。

  構(gòu)件失效過程裂紋的自動(dòng)識(shí)別

  壓印接頭力學(xué)加載過程中裂紋的出現(xiàn)通常需要人工肉眼直接判
斷，然而由于試件早期裂紋尺寸較小，肉眼很難進(jìn)行判斷，無法準(zhǔn)
確即時(shí)判斷出壓印接頭裂紋的形成，也不能對(duì)整個(gè)裂紋擴(kuò)展的形態(tài)
特征進(jìn)行記錄，無法將壓印試件受載過程中力一位移曲線與裂紋形
態(tài)和變化過程對(duì)應(yīng)。雖然材料力學(xué)性能試驗(yàn)過程中裂紋的檢測可以
選用試驗(yàn)通用的引伸計(jì)或應(yīng)變片來獲取裂紋擴(kuò)展的相關(guān)信息，但是
當(dāng)試件受載過程中出現(xiàn)較大尺寸的裂紋，或者當(dāng)循環(huán)載荷次數(shù)較大
時(shí)，會(huì)造成引仲計(jì)、應(yīng)變片的損害。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)．壓印接頭受載情
況下，裂紋出現(xiàn)前后圖像局部灰度值會(huì)有突變。裂紋出現(xiàn)前圖像整
體灰度值變化不大，當(dāng)裂紋出現(xiàn)時(shí)，圖像裂紋區(qū)相比其他區(qū)域灰度
值明顯降低，因此可以利用壓印接頭裂紋出現(xiàn)前后圖像裂紋區(qū)灰度
值突變這一特征進(jìn)行裂紋的自動(dòng)識(shí)別。

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