試驗機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行裂紋的自動識別，其主要步驟包括：拍攝
壓印接頭形變區(qū)域圖像，針對所拍攝的圖像，沿著垂直于壓印接頭
拉伸時材料截面開裂方向取多條路徑，通過平滑處理、邊緣檢測等
算子來識別壓印接頭的裂紋。圖像采集系統(tǒng)中選用可移動式電子顯
微鏡作為壓印接頭裂紋檢測圖像觀測設(shè)備，可移動式電子顯微鏡可
以具有USB接口功能，通過USB接口將可移動式電子顯微鏡與計算機
相連，可移動式電子顯微鏡的放大倍數(shù)在200倍以上；將多臺可移
動式電子顯微鏡的鏡頭對準(zhǔn)壓印接頭裂紋待識別的各個區(qū)域；材料
力學(xué)性能試驗機拉伸力加載過程中，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別各個區(qū)域的圖像。裂紋識別
  在進行壓印接頭計算機圖像分析處理系統(tǒng)中，裂紋形態(tài)的自動
識別方法主要包括如下幾個步驟：
  (1)對實時采集到的單幅圖像進行圖像格式轉(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，

  裂紋擴展研究

  在試件夾持并拉伸一段時間后停止試驗，然后對壓印接頭端面
試樣進行機械拋光，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)大量細小裂紋，但還未匯集成具有一定長度的裂紋。整個
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)裂紋擴展到一定的
程度時，構(gòu)件的有效承載面承受不了此時的載荷進而斷裂。

  構(gòu)件失效過程裂紋的自動識別

  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，肉眼很難進行判斷，無法準(zhǔn)
確即時判斷出壓印接頭裂紋的形成，也不能對整個裂紋擴展的形態(tài)
特征進行記錄，無法將壓印試件受載過程中力一位移曲線與裂紋形
態(tài)和變化過程對應(yīng)。雖然材料力學(xué)性能試驗過程中裂紋的檢測可以
選用試驗通用的引伸計或應(yīng)變片來獲取裂紋擴展的相關(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，會造成引仲計、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，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
值突變這一特征進行裂紋的自動識別。

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