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1、·铸造技术FoundryTechnology·Matlab图形图像处理在材料研究中的应用张新平(清华大学机械工程系,北京10084)摘要:基于Matlab的图形图像处理功能,以温度场可视化处理和定量金相分析为例,介绍了如何采用该软件高效、方便地实现铸件充型、凝固过程模拟分析后期图形可视化处理和定量金相分析功能,其中定量金相分析结果和商业化软件分析结果进行了比较,结果是相近的。关键词:图形图像处理;Matlab;可视化处理;定量金相分析中图分类号:TP335文献标识码:A文章编号:100028365(2003)0520375203ApplicationofMatlabGra
2、phandImageonMaterialsResearchFieldZHANGXin2ping(CollegeofMechanicalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:BasedonpowerfulgraphandimageFunctionofMatlab,thispapercitedtwoinstances,oneisvisualfortemperaturefield,theotherisquantitativemetallographicalanalysis,inillustrati
3、onhowtorealizationpost2visualformoldingprocessorsolidificationprocessandquantitativemetallographicalanalysiswithgreatefficiencyandexpediently.Oneexamplewasanalyzedbyacommercialmetallographicalanalysissoftandoursoft,resultsshownoursoftissatisfying.Keywords:GraphandImageFunction;Matlab;Visu
4、al;QuantitativeMetallographicalAnalysisMatlab图形工具箱从简单的点、线、面处理发展成集二维图像、三维图形甚至四维表现图和对图形进行着色、消隐、光线、渲染及多角度处理等多项功能于一身的强大功能包。Matlab图形处理工具箱有一百多种工具函数,包括图像类型转换、图像文件I/O和显示、线性滤波、图像统计分析、图像增强、图像的形态学分析、二值图像处理等10个方面。可见Matlab图形图像功能完全能够胜任铸件充型过程、凝固过程的模拟分析后期图形可视化处理工作和定量金相分析工作,能够成为材料工作者的高效帮手1。李东辉等人采用Matlab软件
5、中四维表现和切片图对铸件三维温度场进行了可视化处理,效果是令人满意的2,但未能给出温度梯度,而温度梯度对于分析铸造过程中热应力分布具有重要意义。本文介绍采用Matlab软件实现铸件充型过程、凝固过程模拟分析后期图形可视化处理和定量金相分析。1铸件充型、凝固过程模拟后期图形可视化处理的Matlab实现假设前期的充型过程和凝固过程模拟数值计算已完成,重点放在后期可视化处理。1.1数据输入输出在前期分析得到的数据形成数据文件,利用本文编辑器产生一命令M文件,将列表格式的数据导入Matlab内存中,按这种方法输出数据到文件。1.2可视化处理数据输入后绘制彩色或灰度云图,为更深入了
6、解有关信息,还应进行标量分析和矢量分析。1.2.1图形处理为了直观,应该绘制出模拟结果的图形,Matlab提供了mesh、meshc、surf、meshgrid、slice、colobar、colormap等函数满足这一要求。其中mesh是绘制三维网图,meshc在同一图中绘制三维网图和等位线投影,surf为三维云图,meshgrid和slice用于绘制四维表现图。Colorbar和colormap是用来设置数值和颜色之间的对应关系,如温度与颜色、应力大小与颜色等对应关系,采用该函数可以绘制彩色或灰度云图。Matlab还提供了动画显示功能,可以动画显示铸件凝固、充型过程等
7、,其函数是moviein和movie。1.2.2标量分析通过标量分析绘制等温图、等应力图等,Matlab收稿日期:2003204207;修订日期:2003205215作者简介:张新平(19752),江西万年人,博士后.研究方向:梯度功能Vol.24No.5Sep.2003·376·FOUNDRYTECHNOLOGY是contour和contour3。1.2.3矢量分析通过矢量分析,了解流场、温度场中液体运动速度及其梯度、液体运动方向、热流流向等信息,从而确定最佳充型方式等。Matlab提供了quiver和gradient等函数
