CN108469377A - 一种裂纹张开应力的测量方法 - Google Patents

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郭子涛
高斌
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Abstract

本发明公开了一种裂纹张开应力的测量方法，通过采集不加载荷时和加载时裂纹图像的采集；利用垂直和水平投影截取托辊所在区域；采用基于连通分量的长短轴比和面积信息对所采集到的图像边缘进行过滤，消除对上述截取图像进行边缘检测形成的伪边缘，保留裂纹的真实边缘；利用形态学闭运算连接裂纹边缘，通过边界跟踪获得裂纹闭合轮廓并进行种子区域填充，实现裂纹区域的自动分割；基于连通分量外接矩形的长宽比进行裂纹的尺寸的测量，从而得到不同载荷情况下的位移量；通过一次线性拟合，最终得到不同载荷下裂纹张开位移量，从而得出载荷‑裂纹张开位移曲线。本发明基于裂纹的变形尺寸进行不同载荷下位移量的确定，从而减少了测量的误差。

Description

一种裂纹张开应力的测量方法
技术领域
本发明涉及材料检测领域，具体涉及一种裂纹张开应力的测量方法。
背景技术
采用试验手段测量裂纹张开应力是对断裂分析理论的验证和补充，目前常见的测试裂纹张开应力的方法中，柔度法成本优势明显，因此得到了广泛采用。
柔度法确定裂纹张开应力的理论基础是：含裂纹试样完全张开时，柔度(应变/位移-力曲线的斜率)达到一特征值并保持恒定；从最大循环载荷卸载后，不考虑在最大载荷达到之前是否产生大范围屈服，柔度仍然具有裂纹完全张开时的特征值。因此，柔度法测量裂纹张开应力只需要确定应变/位移-力曲线开始成线性时的力。
在测试中心裂纹和边缘裂纹的柔度时，目前通常采用位移规测试裂纹尖端处的位移/应变-力曲线。裂纹张开行为是通过裂纹面上最靠近裂纹尖端的点脱离接触来定义的，属于裂纹尖端局部的特征行为；因此通过位移规测试的裂纹尖端处位移-力曲线来确定裂纹张开应力误差较大。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种裂纹张开应力的测量方法，基于裂纹的变形尺寸进行不同载荷下位移量的确定，从而减少了测量的误差。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种裂纹张开应力的测量方法，包括如下步骤：
S1、将含裂纹试件固定在加载装置上，利用加载装置对试样进行加载；
S2、通过图像采集模块采集的进行不加载荷时裂纹图像的采集，将该图像作为初始图像；
S3、利用加载装置对试件进行缓慢加载，裂纹产生变形，使得裂纹张开，在加载过程中，通过图像采集模块记录不同载荷下裂纹的多幅图像；
S4、利用垂直和水平投影截取托辊所在区域；采用基于连通分量的长短轴比和面积信息对所采集到的图像边缘进行过滤，消除对上述截取图像进行边缘检测形成的伪边缘，保留裂纹的真实边缘；利用形态学闭运算连接裂纹边缘，通过边界跟踪获得裂纹闭合轮廓并进行种子区域填充，实现裂纹区域的自动分割；基于连通分量外接矩形的长宽比进行裂纹的尺寸的测量，从而得到不同载荷情况下的位移量；
S5、通过一次线性拟合，得到不同加载下的斜率，最终得到不同载荷下裂纹张开位移量，从而得出载荷-裂纹张开位移曲线。
本发明具有以下有益效果：
基于裂纹的变形尺寸进行不同载荷下位移量的确定，从而减少了测量的误差。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种裂纹张开应力的测量方法，包括如下步骤：
S1、将含裂纹试件固定在加载装置上，利用加载装置对试样进行加载；
S2、通过图像采集模块采集的进行不加载荷时裂纹图像的采集，将该图像作为初始图像；
S3、利用加载装置对试件进行缓慢加载，裂纹产生变形，使得裂纹张开，在加载过程中，通过图像采集模块记录不同载荷下裂纹的多幅图像；
S4、利用垂直和水平投影截取托辊所在区域；采用基于连通分量的长短轴比和面积信息对所采集到的图像边缘进行过滤，消除对上述截取图像进行边缘检测形成的伪边缘，保留裂纹的真实边缘；利用形态学闭运算连接裂纹边缘，通过边界跟踪获得裂纹闭合轮廓并进行种子区域填充，实现裂纹区域的自动分割；基于连通分量外接矩形的长宽比进行裂纹的尺寸的测量，从而得到不同载荷情况下的位移量；
S5、通过一次线性拟合，得到不同加载下的斜率，最终得到不同载荷下裂纹张开位移量，从而得出载荷-裂纹张开位移曲线。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种裂纹张开应力的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将含裂纹试件固定在加载装置上，利用加载装置对试样进行加载；
S2、通过图像采集模块采集的进行不加载荷时裂纹图像的采集，将该图像作为初始图像；
S3、利用加载装置对试件进行缓慢加载，裂纹产生变形，使得裂纹张开，在加载过程中，通过图像采集模块记录不同载荷下裂纹的多幅图像；
S4、利用垂直和水平投影截取托辊所在区域；采用基于连通分量的长短轴比和面积信息对所采集到的图像边缘进行过滤，消除对上述截取图像进行边缘检测形成的伪边缘，保留裂纹的真实边缘；利用形态学闭运算连接裂纹边缘，通过边界跟踪获得裂纹闭合轮廓并进行种子区域填充，实现裂纹区域的自动分割；基于连通分量外接矩形的长宽比进行裂纹的尺寸的测量，从而得到不同载荷情况下的位移量；
S5、通过一次线性拟合，得到不同加载下的斜率，最终得到不同载荷下裂纹张开位移量，从而得出载荷-裂纹张开位移曲线。
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