一种疲劳裂纹扩展过程中裂尖状态的表征方法
专利汇可以提供一种疲劳裂纹扩展过程中裂尖状态的表征方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种疲劳裂纹扩展过程中裂尖状态的表征方法，具体包括五个步骤：1、对CT试样进行 表面处理 ，一面喷制高 对比度 散斑漆，另一面 抛光 并粘贴标尺；2、对CT试样施加疲劳 载荷 进行疲劳裂纹扩展实验，采用CCD相机观测散斑面，采用显微相机观测含标尺的抛光面；3、采用数字相关法对CT试样散斑面进行裂尖应变状态表征；4、采用图像法对显微相机观测得到的裂纹扩展长度进行测量；5、将疲劳循环次数与裂尖应变场和裂纹长度进行关联。利用该方法能够实现CT试样疲劳裂纹扩展过程中裂纹长度以及裂尖应变场的共同表征，能够有效满足表征裂纹尖端状态的需求，适用于CT试样的疲劳裂纹扩展实验。，下面是一种疲劳裂纹扩展过程中裂尖状态的表征方法专利的具体信息内容。
1.一种疲劳裂纹扩展过程中裂尖状态的表征方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1）对CT试样进行表面处理，在CT试样前后表面分别制备散斑面以及抛光面，在散斑面喷制高对比度散斑漆用于尖端应变状态观测，在抛光面粘贴标尺用于裂纹扩展长度观测；
2）利用疲劳试验装置对CT试样施加疲劳载荷进行疲劳裂纹扩展实验，采用CCD相机观测散斑面并采集记录试样表面散斑场的变化，采用显微相机观测抛光面并采集记录裂纹尖端的扩展状态；
3）采用数字图像相关法对CT试样散斑面进行裂尖应变状态表征；
4）采用图像法对显微相机观测得到的裂纹扩展长度进行测量；
5）根据CCD相机时间、显微相机时间与疲劳频率的关系，将疲劳循环次数与裂纹尖端应变场和裂纹扩展长度进行关联，实现含裂纹CT试样裂纹尖端的应变状态与裂纹扩展长度的实验表征。
2.如权利要求1所述的一种疲劳裂纹扩展过程中裂尖状态的表征方法，其特征在于，步骤2所用到的疲劳试验装置包括疲劳试验机、CCD相机和显微相机，CT试样通过夹具安装在疲劳实验机上，在CT试样的散斑面一侧通过第一相机支架安装CCD相机，在CCD相机与CT试样之间设有CCD相机光源；在CT试样的抛光面一侧通过第二相机支架安装显微相机，在显微相机与CT试样之间设有显微相机光源，CCD相机与计算机与数字相关图像分析软件连接，显微相机与计算机与图像法裂纹长度测量软件连接。
3.如权利要求1所述的一种疲劳裂纹扩展过程中裂尖状态的表征方法，其特征在于，步骤3的具体实施方法为：将变形前后的散斑图输入到图像处理软件中，利用试样表面随机分布的散斑的灰度统计特性来计算试样表面的应变场；以试样变形前的裂纹尖端区域某一点P为中心选取一个大小为m×m的子集A为相关搜索子区，根据该区域的灰度统计特性，在试样变形后的图像中寻找与其对应的子集B，通过图像处理软件分析输出变形前后的应变场。
4.如权利要求1所述的一种疲劳裂纹扩展过程中裂尖状态的表征方法，其特征在于，步骤4的具体实施方法为：将显微相机观测得到的疲劳裂纹扩展状态图像输入计算机图像处理软件中，结合高清标尺刻度，通过图像法测量出CT试样的疲劳裂纹扩展长度。
一种疲劳裂纹扩展过程中裂尖状态的表征方法
技术领域
背景技术
发明内容
2）利用疲劳试验装置对CT试样施加疲劳载荷进行疲劳裂纹扩展实验，采用CCD相机观测散斑面并采集记录试样表面散斑场的变化，采用显微相机观测抛光面并采集记录裂纹尖端的扩展状态；
3）采用数字图像相关法对CT试样散斑面进行裂尖应变状态表征；
4）采用图像法对显微相机观测得到的裂纹扩展长度进行测量；
5）根据CCD相机时间、显微相机时间与疲劳频率的关系，将疲劳循环次数与裂纹尖端应变场和裂纹扩展长度进行关联，实现含裂纹CT试样裂纹尖端的应变状态与裂纹扩展长度的实验表征。
2. 该方法能够结合显微观测与图像法直接测量裂纹扩展的长度，能够避免基于柔度法测量需要输入材料参数间接计算得到裂纹长度的缺点；
3. 该方法通过对试样的两侧表面同时进行观测，同步实现了应变场与裂纹扩展长度的观测，提高了疲劳裂纹扩展实验的效率。
附图说明
图3为CT试样的散斑面示意图；
图4为CT试样的抛光面示意图；
图5为疲劳裂纹扩展裂尖状态表征方法的实验装置示意图；
图6是CT试样应变场分布图；
图7是疲劳裂纹长度与循环次数之间的关系曲线图；
图8是疲劳循环次数与应变状态和裂纹长度的关系图；
图中，1-计算机与数字相关图像分析软件、2-第一相机支架、3-CCD相机、4-CCD相机光源、5-夹具、6-CT试样、7-疲劳实验机、8-显微相机光源、9-显微相机、10-第二相机支架、11-计算机与图像法裂纹长度测量软件。
具体实施方式
选择30408奥氏体不锈钢为疲劳裂纹扩展实验对象，将实验材料利用线切割方法加工成待测CT试样，试样规格如图2所示，即a×b×c=31.5 mm×30 mm×5 mm，宽度d为25 mm，缺口长度e为8 mm，试样通过疲劳实验预制裂纹，预制裂纹宽度f为1.5 mm；
图3为CT试样的散斑面，通过给CT试样表面均匀喷涂雾状的黑白哑光漆制作随机分布的人工散斑，获取不规则的灰度信息，制作成具有较高反光性能的散斑场，散斑颗粒小密度高，来保证得到较高的相关系数从而提高数字图像相关方法的精确度。
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