短裂纹密度场建模与CT成像仿真

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1、２０１０年第２４卷第１期测试技术学报Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．１２０１０（总第７９期）﹢﹨﹦﹢﹥﹦﹢﹦﹦﹦﹤﹪﹩（ＳｕｍＮｏ．７９）文章编号：１６７１７４４９（２０１０）０１００２２０７短裂纹密度场建模与ＣＴ成像仿真敖波１，张定华２，邬冠华１（１．南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西南昌３３００６３；２．西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，陕西西安７１００７２）摘要：以不同时

2、刻的短裂纹密度场ＣＴ仿真成像为研究对象，提出了密度场建模原理，得到了局部质量不守恒和局部质量守恒两种裂纹扩展模型；利用亚体素模型、裂纹离散化、亚体素级的短裂纹扩展算法并扩展了建模软件的文件建模功能，分别得到了相应的ＣＴ检测样本模型文件，实现了局部质量不守恒和局部质量守恒两种情形下的裂纹扩展建模；通过获取不同时刻的ＣＴ检测样本模型文件，利用ＣＴ仿真系统重建了不同时刻的密度场图像，建立了不同裂纹扩展阶段的演化记录．关键词：工业ＣＴ；密度场；裂纹扩展；短裂纹中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标识码：Ａ┄：１０．３９６９燉ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１７４４９．２０１０．０１．００４┄

3、━┃┄﹤┇─﹥┃┈┉┎﹨━┃﹤﹫│┃│┊━┉┄┃１２１ＡＯＢｏ，ＺＨＡＮＧＤｉｎｇｈｕａ，ＷＵＧｕａｎｈｕａ（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅＴｅｓｔｉｎｇ（ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ），ＮａｎｃｈａｎｇＨａｎｇｋｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００６３，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｈｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ

4、ｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）﹢┈┉┇┉：ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）ｉｍａｇｉｎｇｏｆｃｒａｃｋｄｅｎｓｉｔｙｆｉｅｌｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｇｅｓｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｉｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｄｅｎｓｉｔｙｆｉｅｌｄｍｏｄｅｌｉｎｇｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｍｏｄｅｌｓｆｏｒｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ：ｏｎｅｉｓｌｏｃａｌｍａｓｓｎｏｎ－ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｍｏ

5、ｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｉｓｌｏｃａｌｍａｓｓｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｓｕｂｖｏｘｅｌｍｏｄｅｌ，ｌｏｃａｌｄｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｒａｃｋａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｓｕｂｖｏｘｅｌｌｅｖｅｌｓｈｏｒｔｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎａｒｅｕｓｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｐｈａｎｔｏｍｍｏｄｅｌ；ｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｆｉｌｅｍｏｄｅｌｉｎｇｉｓｅｘｔｅｎｄｅｄｉｎＣＴｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｆｉｌｅｓｏｆｔｈｅｐｈａｎｔｏｍｍｏｄｅｌａｒ

6、ｅｏｂｔａｉｎｅｄ；ｔｈｅｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｓｉｎｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｓａｒｅｍｏｄｅｌｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｌａｓｔｌｙ，ｔｈｅｉｍａｇｅｓｏｆｄｅｎｓｉｔｙｆｉｅｌｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｇｅｓａｒｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｉｎＣＴｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｕｓｔｈｅｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｒｅｃｏｒｄｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｇｅｓａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．┎┌┄┇┈：ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｍｐｕｔｅｄｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ｄｅｎｓｉｔｙｆｉｅｌｄ；ｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ

7、；ｓｈｏｒｔｃｒａｃｋ工业ＣＴ（ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）是国际上公认的最佳无损检测手段［１］，能对构件在服役或加载试验条件下高应力区域的短裂纹发展过程和程度进行无损的可视化监测，并能对短裂纹缺陷进行定量、定性分析．现代工程应用中越来越要求能对构件进行服役过程中的“健康状态监测”，工业ＣＴ有可能是一种新的选择．西北工业大学材料学院通过大量的Ｃ燋Ｃ复合材料试验研究后指出，材料内部微观组织结构和密度收稿日期：２００９０８１５基金项目：航空科学基金资助项目（２００７ＺＤ５３０４６）；