CN110082207B - 检测涂层材料应变失效的方法和装置、系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测涂层材料应变失效的方法和装置、系统及介质，其中，检测涂层材料应变失效的方法包括：获取涂层材料拉伸或压缩时的应变检测数据；根据应变检测数据生成应变变化曲线；根据涂层材料的应变变化规律确定应变变化曲线的拐点；根据拐点判断应变检测的有效性。本发明的检测涂层材料应变失效的方法和装置、系统，可以判断应变检测数据的有效性，利于提高涂层材料损伤分析结果的准确性。

Description

检测涂层材料应变失效的方法和装置、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及材料检测技术领域，尤其是涉及一种检测涂层材料应变失效的方法，以及检测涂层材料应变失效的装置、及计算机可读存储介质和检测涂层材料应变的系统。
背景技术
对于涂层材料的力学性能检测及损伤机理的探究，大多利用万能拉伸试验机在宏观尺度下对涂层材料进行拉伸或压缩，并通常采用高分辨率相机拍摄的方法，观测涂层的拉伸或压缩开裂过程，并结合数字图像相关方法测量涂层正表面的应变变化情况。
但是，在涂层材料开裂、应力释放时，应变测量出现间断，测量不准，而采用这些应变检测数据对涂层材料的损伤进行分析，影响分析结果的准确性。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种检测涂层材料应变失效的方法，该方法可以判断应变检测数据的有效性，利于提高涂层材料损伤分析结果的准确性。
本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种检测涂层材料应变失效的装置。
本发明的第四个目的在于提出一种检测涂层材料应变的系统。
为了解决上述问题，本发明第一方面实施例的检测涂层材料应变失效的方法，包括：获取涂层材料拉伸或压缩时的应变检测数据；根据所述应变检测数据生成应变变化曲线；根据所述涂层材料的应变变化规律确定所述应变变化曲线的拐点；根据所述拐点判断应变检测的有效性。
根据本发明实施例的检测涂层材料应变失效的方法，通过根据应变检测数据生成应变变化曲线，并根据应变变化曲线的拐点来确定应变检测的有效性，利于提高后续对涂层材料损伤分析的准确性。
在一些实施例中，根据所述涂层材料的应变变化规律确定所述应变变化曲线的拐点，包括：当所述涂层材料的应变变化达到第一应变阈值时，对应所述应变变化曲线上的数据点为第一拐点。
在一些实施例中，根据所述涂层材料的应变变化规律确定所述应变变化曲线的拐点，还包括：应变逐渐增大且呈周期性升降变化，当所述应变下降幅度小于第二应变阈值时，对应所述应变变化曲线上的数据点为第二拐点。
在一些实施例中，根据所述涂层材料的应变变化规律确定所述应变变化曲线的拐点，还包括：应变直线上升且应变变化率大于变化率阈值，当应变相对于所述第二拐点处的应变变化大于第三应变阈值且所述应变突降且降低幅度大于第四应变阈值时，对应所述应变变化曲线上的数据点为第三拐点。
在一些实施例中，根据所述拐点确定应变检测的有效性，包括：当应变检测值达到对应所述应变变化曲线的所述第三拐点的值之后，再获取到的变检测数据为无效数据。
基于上面实施例的检测涂层材料应变失效的方法，本发明第二方面实施例的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的检测涂层材料应变失效的方法。
为了解决上述问题，本发明第三方面实施例的检测涂层材料应变失效的装置，包括：获取模块，配置为获取涂层材料拉伸或压缩时的应变检测数据；生成模块，配置为根据所述应变检测数据生成应变变化曲线；确定模块，配置为根据所述涂层材料的应变变化规律确定所述应变变化曲线的拐点；判断模块，配置为根据所述拐点判断应变检测的有效性。
根据本发明实施例的检测涂层材料应变失效的装置，通过确定模块根据涂层材料的应变变化规律确定应变变化曲线的拐点，进而判断模块可以根据拐点判断应变检测的有效性，从而，可以为后续分析涂层材料的损伤提供更加准确的数据，提高分析结果的准确性。
为了解决上述问题，本发明第四方面实施例的检测涂层材料应变的系统，包括：拉伸机，用于拉伸或压缩涂层材料；扫描电子显微镜，所述涂层材料和所述拉伸机放置在所述扫描电子显微镜的样品仓，所述扫描电子显微镜用于采集所述涂层材料拉伸或压缩时的扫描图像；处理装置，用于根据所述扫描图像获得所述涂层材料拉伸或压缩时的应变检测数据；所述的检测涂层材料应变失效的装置。
根据本发明实施例的检测涂层材料应变的系统，通过采用上面实施例的检测涂层材料应变失效的装置，可以判断应变检测是否失效，提高对涂层材料损伤检测和分析结果的准确性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的检测涂层材料应变失效的方法的流程图；
图2是根据本发明的一个实施例的涂层材料的应变变化曲线的示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的检测涂层材料应变失效的装置的框图；以及
图4是根据本发明的一个实施例的检测涂层材料应变的系统的框图。
附图标记：
检测涂层材料应变的系统1000；
检测涂层材料应变的装置100、拉伸机200、扫描电子显微镜300和处理装置400；
获取模块10、生成模块20、确定模块30和判断模块40。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
下面参考图1和图2描述根据本发明第一方面实施例的检测涂层材料应变失效的方法。
图1是根据本发明的一个实施例的检测涂层材料应变失效的方法的流程图，如图1所示，本发明实施例的检测涂层材料应变失效的方法包括步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S4。
步骤S1,获取涂层材料拉伸或压缩时的应变检测数据。
具体地，通过拉伸机对涂层材料进行拉伸或压缩，并获取涂层材料拉伸或压缩过程中的图像，例如通过高分辨相机拍摄方法观测涂层材料的开裂过程，或者，通过电子扫描显微镜观察涂层材料的开裂过程，并结合数字图像相关方法测量涂层材料的应变变化情况，以获得涂层材料拉伸或压缩时的应变检测数据。
在实施例中，可以将拉伸机和涂层材料放置在扫描电子显微镜的样品仓内，通过扫描电子显微镜在微纳米级别、原位地扫描，以获得涂层材料拉伸或压缩过程中的扫描图像，通过数字图像相关方法对扫描图像进行处理，并根据处理后的扫描图像测量涂层材料的应变变化，获得应变检测数据。
步骤S2，根据应变检测数据生成应变变化曲线。
具体地，获得涂层材料表面各点的应变检测数据，进而可以通过VIC2D软件将涂层材料表面各点的应变检测数据生成各点的应变变化曲线。
步骤S3，根据涂层材料的应变变化规律确定应变变化曲线的拐点。
例如，涂层材料在拉伸过程中，从初始拉伸到从基体上脱落，其应变会分为几个变化阶段，在不同变化阶段的分界点对应应变变化曲线上的拐点，并且不同的变化阶段其应变的变化规律有所不同，因此，根据涂层材料的应变变化规律可以确定应变变化曲线的拐点。其中，可以将各种涂层材料的应变变化规律预存在处理装置中。
在一些实施例中，当涂层材料的应变变化达到第一应变阈值时，对应应变变化曲线上的数据点为第一拐点。具体地，在初始阶段，涂层材料几乎没有应变变化，即涂层材料的应变变化较小，当达到第一应变阈值时，应变将发生较大变化，则在应变变化曲线上的对应第一应变阈值的数据点即为一个拐点，可以称之为第一拐点，其中，从刚刚对涂层材料施加力到应变达到第一应变阈值的阶段为第一阶段，在该第一阶段，涂层材料刚开始承受拉伸或压缩载荷，应变变化不明显，呈现无规律变化。
进一步地，涂层材料的应变超过第一应变阈值后，应变逐渐增大且呈周期性升降变化，当下降幅度小于第二应变阈值时，对应应变变化曲线上的数据点为第二拐点。其中，对应应变变化曲线的第一拐点到第二拐点之间为第二阶段。在第二阶段，随着载荷的增加，涂层材料的表面应变为有序波动状态，近似于正弦曲线，最大应变与最小应变分别为波峰和波谷，且波峰和波谷不断向同一方向移动。
更进一步地，涂层材料的应变经过第二阶段的变化后，应变直线上升且应变变化率大于变化率阈值，当应变相对于第二拐点处的应变变化大于第三应变阈值且应变突降且降低幅度大于第四应变阈值时，即应力释放，对应应变变化曲线上的数据点为第三拐点，即到达开裂点。其中，对应应变变化曲线的第二拐点与第三拐点之间为第三阶段，在第三阶段，拉伸或压缩载荷达到一定阶段时，涂层的小部分区域应变急剧增加。
进而，在达到开裂点即应变变化曲线的第三拐点后，涂层材料上裂纹出现，涂层材料表面断裂点的位移变化超出监测范围，该点处应变值失效。
步骤S4，根据拐点判断应变检测的有效性。
具体地，当应变检测值达到对应应变变化曲线的第三拐点的值之后，再获取到的应变检测数据为无效数据。其中，在涂层材料的应变达到对应应变变化曲线上的第三拐点时，认为涂层材料表面开始出现裂纹，继续拉伸或压缩，则应变检测将出现间断和误差，检测不准，直到涂层剥落，则认为对应应变变化曲线的第三拐点后的应变检测失效。
根据本发明实施例的检测涂层材料应变失效的方法，通过根据应变检测数据生成应变变化曲线，并根据应变变化曲线的拐点来确定应变检测的有效性，利于提高后续对涂层材料损伤分析的准确性。
下面举例说明，图2是根据本发明的一个实施例的涂层材料的应变变化曲线的示意图。如图2所示，从开始拉伸O点到第一拐点A，涂层材料的应变变化较小，不超过0.005。当应变达到0.005即第一拐点A时，涂层材料的应变进入第二阶段；在第二阶段，应变呈周期性起伏变化，每个周期包括升高和降低两个过程。随着拉伸时间增加，周期起伏的变化值逐渐降低，当某个周期起伏减少的值小于0.001时，到达第二拐点B，进入第三阶段；在第三阶段，涂层材料所有位置的应变均加快，随着时间的增加，应变集中于涂层材料表面的某一点处，当该点相对于B点的应变变化超过每秒7.5×10-5，这些位置即为涂层的开裂位置。直到涂层应变迅速降低，降低幅度不小于0.003，即应力释放，到达开裂点即第三拐点C。在第三拐点C之后裂纹出现，当裂纹出现时，涂层表面断裂点的位移变化超出监测范围，该点处应变值失稳，则对应第三拐点C之后的应变检测失效。
简言之，如图2所示，在第一阶段，应变无明显变化，总应变小于0.05；在第二阶段，应变周期性上升，随时间增加，波浪式上升和下降幅度逐渐减小，波浪幅度变化为0.001-0.05。在第三阶段，涂层应变快速增长，并集中于某处，涂层开裂位置的应变增长持续时间较长，增长幅度较大。在第四阶段即对应第三拐点之后，涂层材料开裂，应力释放，应变测量出现间断和误差，测量不准，直到涂层剥落。
概括来说，本发明实施例的检测涂层材料应变失效的方法，通过应变变化曲线的拐点，可以判断应变检测是否失效，为分析涂层材料断裂提供更加准确的检测数据。
基于上面实施例的检测涂层材料应变失效的方法，本发明第二方面实施例提出的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上面实施例的检测涂层材料应变失效的方法。
下面参照附图描述根据本发明第三方面实施例的检测涂层材料应变失效的装置。
图3是根据本发明的一个实施例的检测涂层材料应变失效的装置的框图，如图3所示，本发明实施例的检测涂层材料应变失效的装置100包括获取模块10、生成模块20、确定模块30和判断模块40。
其中，获取模块10配置为获取涂层材料时的应变检测数据。生成模块20配置为根据应变检测数据生成应变变化曲线；确定模块30配置为根据对应应变变化曲线的应变变化规律确定应变变化曲线的拐点；判断模块40配置为根据拐点判断应变检测的有效性。
具体地，涂层材料在拉伸或压缩过程中，从初始拉伸到从基体上脱落，其应变会分为几个变化阶段，在不同变化阶段的分界点对应应变变化曲线上的拐点，并且不同的变化阶段其应变的变化规律有所不同，因此，根据涂层材料的应变变化规律可以确定应变变化曲线的拐点。并且应变有效检测和无效检测的分界点即为对应的一个拐点，因而，根据应变变化曲线的拐点可以判断应变检测是否失效。例如，在如图2中第三拐点C之后，涂层材料开裂，应力释放，应变测量出现间断和误差，测量不准，直到涂层剥落，认为此阶段内应变检测失效。
根据本发明实施例的检测涂层材料应变失效的装置100，通过确定模块30根据涂层材料的应变变化规律确定应变变化曲线的拐点，进而判断模块40可以根据拐点判断应变检测的有效性，从而，可以为后续分析涂层材料的损伤提供更加准确的数据，提高分析结果的准确性。
下面参照附图描述根据本发明第四方面实施例的检测涂层材料应变的系统。图4是根据本发明的一个实施例的检测涂层材料应变的系统的框图，如图4所示，本发明实施例的检测涂层材料应变的系统1000包括如上面实施例的检测涂层材料应变的装置100、拉伸机200、扫描电子显微镜300和处理装置400。
其中，拉伸机200用于拉伸或压缩涂层材料；涂层材料和拉伸机200放置在扫描电子显微镜300的样品仓，扫描电子显微镜300用于采集涂层材料拉伸或压缩时的扫描图像；处理装置400用于根据扫描图像获得涂层材料拉伸或压缩时的应变检测数据；检测涂层材料应变失效的装置100用于根据应变检测数据生成应变变化曲线，并确定应变变化曲线的拐点判断应变检测是否失效，从而可以为处理装置400对涂层材料断裂的分析提供更加准确的数据。
根据本发明实施例的检测涂层材料应变的系统1000，通过采用上面实施例的检测涂层材料应变失效的装置100，可以判断应变检测是否失效，提高对涂层材料损伤检测和分析结果的准确性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种检测涂层材料应变数据失效的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取涂层材料拉伸或压缩时的应变检测数据；
根据所述应变检测数据生成应变变化曲线，其中，所述应变变化曲线为应变随拉伸或压缩时间变化的变化曲线；
根据所述涂层材料的应变变化规律确定所述应变变化曲线的拐点，其中，所述应变变化规律预存在处理装置中，所述拐点为多个，多个拐点中包括对应所述涂层材料产生裂纹的开裂点的第三拐点；
根据所述拐点判断应变数据检测的有效性，其中，所述应变变化曲线上对应所述第三拐点之后的应变数据为无效数据。
2.根据权利要求1所述的检测涂层材料应变数据失效的方法，其特征在于，根据所述涂层材料的应变变化规律确定所述应变变化曲线的拐点，包括：
当所述涂层材料的应变变化达到第一应变阈值时，对应所述应变变化曲线上的数据点为第一拐点。
3.根据权利要求2所述的检测涂层材料应变数据失效的方法，其特征在于，根据所述涂层材料的应变变化规律确定所述应变变化曲线的拐点，还包括：
应变逐渐增大且呈周期性升降变化，当所述应变下降幅度小于第二应变阈值时，对应所述应变变化曲线上的数据点为第二拐点。
4.根据权利要求3所述的检测涂层材料应变数据失效的方法，其特征在于，根据所述涂层材料的应变变化规律确定所述应变变化曲线的拐点，还包括：
应变直线上升且应变变化率大于变化率阈值，当应变相对于所述第二拐点处的应变变化大于第三应变阈值且所述应变突降且降低幅度大于第四应变阈值时，对应所述应变变化曲线上的数据点为第三拐点。
5.根据权利要求4所述的检测涂层材料应变数据失效的方法，其特征在于，根据所述拐点确定应变检测的有效性，包括：
当应变检测值达到对应所述应变变化曲线的所述第三拐点的值之后，再获取到的应变检测数据为无效数据。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的检测涂层材料应变数据失效的方法。
7.一种检测涂层材料应变数据失效的装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，配置为获取涂层材料拉伸或压缩时的应变检测数据；
生成模块，配置为根据所述应变检测数据生成应变变化曲线，其中，所述应变变化曲线为应变随拉伸或压缩时间变化的变化曲线；
确定模块，配置为根据所述涂层材料的应变变化规律确定所述应变变化曲线的拐点，其中，所述应变变化规律预存在处理装置中，所述拐点为多个，多个拐点中包括对应所述涂层材料产生裂纹的开裂点的第三拐点；
判断模块，配置为根据所述拐点判断应变检测数据的有效性，其中，所述应变变化曲线上对应所述第三拐点之后的应变数据为无效数据。
8.一种检测涂层材料应变的系统，其特征在于，所述系统包括：
拉伸机，用于拉伸或压缩涂层材料；
扫描电子显微镜，所述涂层材料和所述拉伸机放置在所述扫描电子显微镜的样品仓，所述扫描电子显微镜用于采集所述涂层材料拉伸或压缩时的扫描图像；
处理装置，用于根据所述扫描图像获得所述涂层材料拉伸或压缩时的应变检测数据；
如权利要求7所述的检测涂层材料应变数据失效的装置。
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