基于工业CT扫描的材料内部裂纹表征与分析.pdf

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1、第４２卷第２期Ｖｏｌ畅４２Ｎｏ畅２２０１７年２月ＨＥＡＴＴＲＥＡＴＭＥＮＴＯＦＭＥＴＡＬＳＦｅｂｒｕａｒｙ２０１７测试与分析基于工业CT扫描的材料内部裂纹表征与分析１１，２１，２１，２１杨少丹，宋克兴，张彦敏，周延军，陈赛（１．河南科技大学材料科学与工程学院，河南洛阳４７１０２３；２．有色金属共性技术河南省协同创新中心，河南洛阳４７１０２３）摘要：针对材料损伤过程中内部裂纹缺陷的表征，采用工业ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）对含有内部裂纹的试样进行扫描，获得了裂纹三维方向灰度切片图像，

2、借助ＭＡＴＬＡＢ＋ＩｍａｇｅＪ软件对裂纹阈值、面积分布和扩展路径等特征进行了定量表征分析和拟合。结３果表明裂纹面积分布呈对称趋势，采用四项式可较好拟合裂纹面积特征分布规律，采用累加法计算裂纹体积为７６．８３ｍｍ，与积分法计算相对误差为０．４８％；相邻切片裂纹面积差值绝对值小于５的占５９．２６％，此区间裂纹区变化较为均匀；主视图裂纹体沿两侧２扩展路径呈现不一致趋势，分别采用Ｇａｕｓｓ函数和Ｌｏｇｉｓｔｉｃ函数对两侧路径A、B进行拟合，拟合度因子R分别为０．９９２８和０．９９６８，拟合精度较高；同时，

3、主视图裂纹体两侧路径差值的３个峰值，将差值散点图分为３个阶段，其中阶段二差值呈线性增长。关键词：工业ＣＴ；模具；裂纹；图像处理中图分类号：TG115．28文献标志码：A文章编号：0254-6051（2017）02-0211-05Characterizationandanalysisofinternalcrackofmaterialsbasedonindustrialcomputedtomography１１，２１，２１，２１ＹａｎｇＳｈａｏｄａｎ，ＳｏｎｇＫｅｘｉｎｇ，ＺｈａｎｇＹａｎｍｉｎ，Ｚｈｏ

4、ｕＹａｎｊｕｎ，ＣｈｅｎＳａｉ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬｕｏｙａｎｇＨｅｎａｎ４７１０２３，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｅｎａｎＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｏｆＮｏｎ-ｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＧｅｎｅｒｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬｕｏｙａｎｇＨｅｎａｎ４７１０２３，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉ

5、ｏｎｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｃｒａｃｋｉｎｍａｔｅｒｉａｌｓｓｅｒｖｉｃｅｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｍｐｕｔｅｄｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｃａｎｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｉｎｔｅｒｎａｌｃｒａｃｋｓ，ａｎｄｏｂｔａｉｎｔｈｅｔｈｒｅｅ-ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｇｒａｙｓｌｉｃｅｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅｃｒａｃｋｓ．Ｔｈｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄ，ａｒｅａａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｐａｔｈｗｅｒｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｃｈａｒａｃｔｅ

6、ｒｉｚｅｄａｎｄｆｉｔｔｅｄｂｙＭＡＴＬＡＢ＋ＩｍａｇｅＪｓｏｆｔｗａｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｒａｃｋａｒｅａｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒｅａｌｉｚｅｄａｓａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｔｒｅｎｄ，ｕｓｉｎｇｑｕａｒｔｉｃｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｃａｎｂｅｔｔｅｒｆｉｔｔｈｅｃｕｒｖｅ．Ｔｈｅｃｒａｃｋｖｏｌｕｍｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙ３ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｉｓ７６．８３ｍｍ，ａｎｄｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｉｓ０．４８

7、％．Ｔｈｅａｂｓｏｌｕｔｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅａｒｅａｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎａｄｊａｃｅｎｔｓｌｉｃｅｃｒａｃｋｓｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ５ａｃｃｏｕｎｔｓｆｏｒ５９．２６％，ｗｈｉｃｈｍｅａｎｓｔｈａｔｔｈｅｃｒａｃｋａｒｅａｉｎｔｈｉｓｉｎｔｅｒｖａｌｃｈａｎｇｅｓｕｎｉｆｏｒｍｌｙ．Ｉｎｔｈｅｆｒｏｎｔｖｉｅｗ，ｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｔｗｏｓｉｄｅｓｏｆｔｈｅｃｒａｃｋｐａｔｈｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ，ｔｈｅｐａｔｈＡａｎｄｐａｔｈＢａｒｅｆｉｔｔｅｄｂｙＧａｕｓ

8、ｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄＬｏｇｉｓｔｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎ，２ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅRｉｓ０．９９２８ａｎｄ０．９９６８，ｓｈｏｗｉｎｇａｇｏｏｄｆｉｔｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｏｆｔｗｏｃｒａｃｋｐａｔｈｓｈａｓｔｈｒｅｅｐｅａｋｓ，ｄｉｖｉｄｉｎｇｔｈｅｓｃａｔｔｅｒｄｉａｇｒａｍｉｎｔｏｔｈｒｅｅｓｔａｇｅｓ，ａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｓｔａｇｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｌｉｎｅａｒｌｙ．Keywords：ｉｎｄｕｓｔｒｉ