CN111157383A - 一种精准控制腐蚀条件的材料应力腐蚀测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精准控制腐蚀条件的材料应力腐蚀测试系统及方法，系统包括腐蚀液控制装置、悬臂梁应力腐蚀测试装置、轨道式多点图像采集装置和工控机；腐蚀液控制装置包括腐蚀液槽、用于控制腐蚀液槽内腐蚀液温度的温度控制组件、以及用于测量腐蚀液槽内腐蚀液成分并报警的腐蚀液成分测量报警组件；腐蚀液槽和轨道式多点图像采集装置均安装在悬臂梁应力腐蚀测试装置上，且悬臂梁应力腐蚀测试装置和轨道式多点图像采集装置均与工控机电连接。本发明提供的应力腐蚀测试系统，精度高，通过采用温度控制组件控制腐蚀液的温度，采用腐蚀液成分测量报警组件对腐蚀液的成分进行测量并报警，以保证整个试验过程中腐蚀效果的稳定，提高实验结果精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料应力腐蚀测试系统及方法，尤其涉及一种精准控制腐蚀条件的材料应力腐蚀测试系统及方法。
背景技术
材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的开裂称为应力腐蚀开裂。在发生应力腐蚀时，应力可能是很低的，介质的腐蚀性也可能是很弱的，因此应力腐蚀经常受到忽视，并且该失效形式的腐蚀破坏往往在没有明显的征兆时就突然发生，难以预测，会对服役结构的使用寿命和安全可靠性造成巨大影响。
目前针对应力腐蚀性能及开裂性能的测试可采用恒载荷下预应裂纹试样方法(GB/T15970.6-2007)。通过恒定载荷/位移的加载，跟踪预裂纹缺口的张开位移变化，获得应力腐蚀裂纹的扩展速率及应力腐蚀临界强度因子。该试验耗时，其中一个试样通常要进行数周或者数月，可能会跨越两个季节，试验温度差可达30多度，而温度对腐蚀试验影响很大，因此控制温度的波动极为重要。在腐蚀试验过程中，随着腐蚀的发生，试样中元素会进入腐蚀液，在腐蚀液槽的空间有限的情况下，腐蚀液中成分会发生较显著的变化，影响腐蚀试验，因此，及时更换腐蚀液也极为重要。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种精准控制腐蚀条件的材料应力腐蚀测试系统及方法，采用温度控制组件控制腐蚀液的温度，采用腐蚀液成分测量报警组件测量腐蚀液的PH值和离子浓度并报警，以保证整个试验过程中腐蚀效果的稳定，系统在进行同时多组的应力腐蚀试验数据采集同时，显著减少试验条件的波动，保证测试的精度。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：
一种精准控制腐蚀条件的材料应力腐蚀测试系统，包括腐蚀液控制装置、悬臂梁应力腐蚀测试装置、轨道式多点图像采集装置和工控机；
所述腐蚀液控制装置包括腐蚀液槽、用于控制腐蚀液槽内腐蚀液温度的温度控制组件、以及用于测量腐蚀液槽内腐蚀液成分并报警的腐蚀液成分测量报警组件；所述腐蚀液槽和轨道式多点图像采集装置均安装在所述悬臂梁应力腐蚀测试装置上，且悬臂梁应力腐蚀测试装置和轨道式多点图像采集装置均与所述工控机电连接。
进一步的是，所述温度控制组件包括热敏电阻和温度控制器，所述热敏电阻置于所述腐蚀液槽内且与所述温度控制器连接。
进一步的是，所述腐蚀液成分测量报警组件包括液体检测头、离子浓度测量仪、PH值测量仪和报警器；所述液体检测头放置在所述腐蚀液槽内，且分别与所述离子浓度测量仪和PH值测量仪连接，所述离子浓度测量仪和PH值测量仪均与所述报警器连接。
进一步的是，所述腐蚀液控制装置还包括用于腐蚀液循环流动并过滤腐蚀液槽内试样腐蚀脱落产物的过滤组件。
进一步的是，所述过滤组件包括水泵、过滤槽和循环液管，所述水泵的入水端插入所述腐蚀液槽内，所述过滤槽通过循环液管连接所述水泵和腐蚀液槽。
进一步的是，所述悬臂梁应力腐蚀测试装置包括试验架、导轨架和加载组件；
所述试验架呈凸状结构，所述导轨架呈门型结构且安装在试验架长度方向，所述腐蚀液槽安装在导轨架前后两端，且腐蚀液槽上设置有多个试样穿出口，所述加载组件一端安装在所述试验架底座上，另一端位于所述试样穿出口侧边。
进一步的是，所述试验架底座沿长度上设置有多个丝杆安装孔，顶端面沿长度方向设置有多个固定螺栓孔，侧壁沿长度方向上设置有多个试样安装孔。
进一步的是，所述加载组件包括丝杆、步进电机、拉力传感器和拉杆，所述丝杆安装在所述丝杆安装孔内，所述步进电机安装在所述丝杆上，步进电机通过拉力传感器连接所述拉杆，所述拉杆的顶端设有闭合的加载件。
进一步的是，所述轨道式多点图像采集装置包括横向驱动器、纵向驱动器和摄像机；
所述导轨架上端的横梁前后两侧均设有导轨，所述横向驱动器滑动安装在所述导轨上，所述纵向驱动器安装在所述横向驱动器上，纵向驱动器底端连接摄像机，且所述横向驱动器、纵向驱动器和摄像机均与所述工控机连接。
基于上述应力腐蚀测试系统，本发明还提供了一种精准控制腐蚀条件的材料应力腐蚀测试方法，包括以下步骤：
S1、制作悬臂梁应力腐蚀试样、预制切口及疲劳裂纹；
S2、对切口上表面位置制备识别点和标尺；
S3、安装多个待测的应力腐蚀试样至试验架，并安装腐蚀液槽，使腐蚀液浸没裂纹尖端；
S4、安装腐蚀液控制装置，并设置控制条件；
S5、对应力腐蚀试样加载载荷；
S6、通过工控机控制摄像机两轴移动，使摄像机拍摄视场正对切口表面，对切口两侧标记点精准对焦；
S7、通过摄像机记录该试样的视场图像，并传输至工控机；
S8、采用识别点识别和标尺的距离校准，跟踪裂纹缺口张开位移，转换成该试样的裂纹扩展长度；
S9、控制摄像机沿导轨运行至下一试样的待观察区域，并重复步骤S5-S8，依次监测所有试样的裂纹扩展长度。
本发明的有益效果：
本发明提供的应力腐蚀测试系统，精度高，在应力腐蚀实验中，温度与腐蚀液成分都会很大程度影响腐蚀效果，而本发明通过采用温度控制组件控制腐蚀液的温度，通过采用腐蚀液成分测量报警组件对腐蚀液的成分进行测量并报警，以保证整个试验过程中腐蚀效果的稳定，系统在进行同时多组的应力腐蚀试验的数据采集的同时，显著减少试验条件的波动，减少实验误差，提高实验结果精度。
本发明提供的应力腐蚀测试系统，采用液体检测头、离子浓度测量仪和PH值测量仪检测腐蚀液的离子浓度和PH，离子浓度值或PH值达到报警值时通过报警器报警，以提醒实验人员更换腐蚀液，控制腐蚀液的纯度，保证腐蚀测试过程中腐蚀效果稳定；另外，离子浓度测量仪和PH值测量仪测量的报警值可以自由设置，适用于不同材料的试样与不同成分的腐蚀液。
本发明提供的应力腐蚀测试系统，采用热敏电阻加热腐蚀液槽内的腐蚀液，热敏电阻受温度控制器的控制，以保持腐蚀液的温度基本不变，保证腐蚀测试过程中腐蚀效果稳定。
本发明提供的应力腐蚀测试系统，采用过滤组件一方面过滤腐蚀液槽内试样腐蚀脱落产物，另一方面使腐蚀液循环流动，从而保证腐蚀测试过程中腐蚀效果稳定。
本发明提供的应力腐蚀测试系统，相对于现有的应力腐蚀性能测试的测试时间漫长、采样频率低特点，本发明采用轨道式多点图像采集装置非接触式图像识别，可以有效提高应力腐蚀裂纹扩展测试效率，充分解放接触式测试(引伸计)设备的占用，借助试验架和移动式导轨，实现多组测试同时测试，极大的提高了试验效率。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明腐蚀液控制装置的示意图；
图3为本发明轨道式多点图像采集装置的示意图；
图4为本发明试验架的示意图；
图5为本发明的试样加载图；
图中：1、腐蚀液控制装置；11、腐蚀液槽；111、试样穿出口；12、温度控制组件；121、热敏电阻；122、温度控制器；13、腐蚀液成分测量报警组件；131、液体检测头；132、离子浓度测量仪；133、PH值测量仪；134、报警器；14、过滤组件；141、水泵；142、过滤槽；143、循环液管；2、悬臂梁应力腐蚀测试装置；21、试验架；211丝杆安装孔；212、固定螺栓孔；213、试样安装孔；22、导轨架；221、导轨；23、加载组件；231、步进电机；232、拉力传感器；233、拉杆；3、轨道式多点图像采集装置；31、横向驱动器；32、纵向驱动器；33、摄像机；4、工控机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
一种精准控制腐蚀条件的材料应力腐蚀测试系统，如图1所示，包括腐蚀液控制装置1、悬臂梁应力腐蚀测试装置2、轨道式多点图像采集装置3和工控机4；
腐蚀液控制装置1包括腐蚀液槽11、用于控制腐蚀液槽11内腐蚀液温度的温度控制组件12、以及用于测量腐蚀液槽11内腐蚀液成分并报警的腐蚀液成分测量报警组件13；腐蚀液槽11和轨道式多点图像采集装置3均安装在悬臂梁应力腐蚀测试装置2上，且悬臂梁应力腐蚀测试装置2和轨道式多点图像采集装置3均与工控机4电连接。
本实施例中，腐蚀液控制装置1的作用为控制腐蚀液的温度和成分，其中，温度控制组件12用于控制腐蚀液的温度，腐蚀液成分测量报警组件13用于对腐蚀液的成分进行测量并报警，以提醒实验人员更换腐蚀液，保证整个试验过程中腐蚀效果的稳定，系统在进行同时多组的应力腐蚀试验的数据采集的同时，减少实验误差，以提高实验结果精度。悬臂梁应力腐蚀测试装置2的作用是加载载荷。轨道式多点图像采集装置3的作用是采集实验过程中试样的图片信息。工控机4为该测试系统的控制中心，控制悬臂梁应力腐蚀测试装置2和轨道式多点图像采集装置3的运行。
作为本实施例的优化方案，如图1和2所示，温度控制组件12包括热敏电阻121和温度控制器122，热敏电阻121置于腐蚀液槽11内且与温度控制器122连接。热敏电阻121用于对腐蚀液槽内的腐蚀液加热，热敏电阻121同时受温度控制器122的控制，以保持腐蚀液的温度基本不变，保证腐蚀测试过程中腐蚀效果稳定。
作为本实施例的优化方案，如图1和2所示，腐蚀液成分测量报警组件13包括液体检测头131、离子浓度测量仪132、PH值测量仪133和报警器134；液体检测头131放置在腐蚀液槽11内，且分别与离子浓度测量仪132和PH值测量仪133连接，离子浓度测量仪132和PH值测量仪133均与报警器134连接。
腐蚀液成分测量报警组件13测量腐蚀液的浓度或PH值并报警，具体的，液体检测头131置于腐蚀液槽11内检测腐蚀液的成分信息，并上传至离子浓度测量仪132和PH值测量仪133，离子浓度测量仪132和PH值测量仪133测量腐蚀液的离子浓度值和PH值，当离子浓度值过高，或PH值达到一定变化值时，报警器134开始报警，提示实验人员腐蚀液的成分超标，应更换腐蚀液。
作为本实施例的优化方案，如图1和2所示，腐蚀液控制装置1还包括用于腐蚀液循环流动并过滤腐蚀液槽11内试样腐蚀脱落产物的过滤组件14。过滤组件14包括水泵141、过滤槽142和循环液管143，水泵141的入水端插入腐蚀液槽11内，过滤槽142通过循环液管143连接水泵141和腐蚀液槽11。
过滤组件14过滤杂质并使腐蚀液循环流动，具体的，利用水泵141，将腐蚀液槽11内的腐蚀液通过循环液管143输送至过滤槽142内，过滤槽142对腐蚀液内试样腐蚀脱落产物进行过滤，过滤方式可采用物理方式的过滤网进行过滤，过滤后的腐蚀液再通过循环液管143输送至腐蚀液槽11，过滤掉腐蚀液内试样腐蚀脱落产物，保证了腐蚀液的纯净以及腐蚀液的循环流动，进而保证了腐蚀液对试样的腐蚀效果。
作为本实施例的优化方案，如图1和4所示，悬臂梁应力腐蚀测试装置2包括试验架21、导轨架22和加载组件23；试验架21呈凸状结构，导轨架22呈门型结构且安装在试验架21长度方向，腐蚀液槽11安装在导轨架22前后两端，且腐蚀液槽11上设置有多个试样穿出口111，加载组件23一端安装在试验架21底座上，另一端位于试样穿出口111侧边。试验架21用于安装腐蚀液控制装置1，导轨架22用于安装轨道式多点图像采集装置3，加载组件23用于对试样加载载荷。
作为本实施例的优化方案，如图4所示，试验架21底座沿长度上设置有多个丝杆安装孔211，顶端面沿长度方向设置有多个固定螺栓孔212，侧壁沿长度方向上设置有多个试样安装孔213。丝杆安装孔211用于安装步进电机231，固定螺栓孔212用于安装螺栓，对试样固定，试样安装孔213用于安装试样。
作为本实施例的优化方案，如图1所示，加载组件23包括丝杆、步进电机231、拉力传感器232和拉杆233，丝杆安装在丝杆安装孔211内，步进电机231安装在丝杆上，步进电机231通过拉力传感器232连接拉杆233，拉杆233的顶端设有闭合的加载件。
步进电机231和拉力传感器232均与工控机4连接，加载件套接在试样的加载端，步进电机231受工控机4控制工作，步进电机231在丝杆上行走，带动拉杆233向下运动，对试样加载载荷，同时拉力传感器232检测所加载的拉力，并上传至工控机4，完成对试样载荷的加载。
作为本实施例的优化方案，如图3所示，轨道式多点图像采集装置3包括横向驱动器31、纵向驱动器32和摄像机33；导轨架22上端的横梁前后两侧均设有导轨221，横向驱动器31滑动安装在导轨221上，纵向驱动器32安装在横向驱动器31上，纵向驱动器32底端连接摄像机33，且横向驱动器31、纵向驱动器32和摄像机33均与工控机4连接。
轨道式多点图像采集装置3用于采集实验过程中试样的图片信息。其中，横向驱动器31实现摄像机33在导轨221上的水平移动，纵向驱动器32实现摄像机33的竖直移动，如可通过线性模组实现上下移动，从而使摄像机33可两轴联动，以便更好地对试样拍摄。
实施例2
基于实施例1的材料应力腐蚀测试系统，本实施例提供了一种精准控制腐蚀条件的材料应力腐蚀测试方法，包括以下步骤：
S1、制作悬臂梁应力腐蚀试样、预制切口及疲劳裂纹，具体按照国标《GB/T15970.6-2007》的尺寸和表面平整度要求制作。
S2、对切口上表面位置制备识别点和标尺，最小刻度0.1mm，具体可采用胶贴、喷墨或激光打标的方式制备。
S3、安装多个待测的应力腐蚀试样至试验架，并安装腐蚀液槽，向腐蚀液槽内加入成分为3.5％NaCl的腐蚀液，并让腐蚀液浸没裂纹尖端。
如图5所示，试样的左端为固定端，固定端上设有固定螺栓孔，用于与试验架顶端面的固定螺栓孔配合，固定试样；试样右端为加载端，右端顶面设有半圆形槽用于加载件向下加载载荷；试样右部分的上端面设有预制裂纹缺口，预制裂纹缺口左端设有刻度尺，右端设置标识线。
S4、安装腐蚀液控制装置，并设置控制条件。具体的，将热敏电阻放置在腐蚀液槽内，并设置温度控制器的恒定温度值；将液体检测头放置在腐蚀液槽内，设置离子浓度测量仪和PH值测量仪的报警值；将水泵的入水端插入腐蚀液槽内，过滤槽出水端连接的循环液管插入腐蚀液槽内。
S5、对应力腐蚀试样加载载荷。具体的，步进电机受工控机控制工作，带动拉杆向下运动，对试样加载载荷，同时拉力传感器检测所加载的拉力，并上传至工控机，完成对试样载荷的加载。
S6、通过工控机控制摄像机两轴移动，使摄像机拍摄视场正对切口表面，对切口两侧标记点精准对焦。先加载再对焦，因为加上力载荷后试样会有轻微移位。具体的，通过横向驱动器和纵向驱动器实现摄像机的两轴联动，将摄像机视场对准第一个试样的缺口处，并通过摄像机镜头的像距调整，结合物距调整，改变视场尺寸；驱动摄像机的物距微调装置，使相机拍摄视场在缺口表面定位，对缺口两侧标记点精准对焦，并进行距离校准。(由于拍摄视场<10mm，物距精度要求高，理论测试精度<10μm)
S7、通过摄像机记录该试样的视场图像，并传输至工控机。
S8、人工采用识别点识别和标尺的距离校准，跟踪裂纹缺口张开位移，转换成该试样的裂纹扩展长度。
S9、工控机控制摄像机沿导轨运行至下一试样的待观察区域，并重复步骤S5-S8，依次监测所有试样的裂纹扩展长度。
以固定的时间间隔，启动该测试系统，记录每组应力腐蚀裂纹长度随实验时间的变化。(由于应力腐蚀测试长达数天甚至数周，通常以24小时或者12小时为间隔，进行图像采集和记录)。本测试系统相比于原来的接触式的测试方法，可以有效提高设备利用率，提高实验效率。
在实验过程中，热敏电阻121对腐蚀液槽内的腐蚀液加热，同时受温度控制器122的控制，使腐蚀液的温度基本不变，保证腐蚀测试过程中腐蚀效果稳定。
在实验过程中，液体检测头131检测腐蚀液的成分信息，并上传至离子浓度测量仪132和PH值测量仪133，离子浓度测量仪132和PH值测量仪133测量腐蚀液的离子浓度值和PH值，当离子浓度值过高，或PH值达到一定变化值时，报警器134开始报警，提示实验人员腐蚀液的成分超标，应更换腐蚀液。
在实验过程中，水泵141将腐蚀液槽11内的腐蚀液通过循环液管143输送至过滤槽142内，过滤槽142对腐蚀液内试样腐蚀脱落产物进行过滤，过滤后的腐蚀液再通过循环液管143输送至腐蚀液槽11，过滤掉腐蚀液内试样腐蚀脱落产物，保证腐蚀液的纯净以及腐蚀液的循环流动。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种精准控制腐蚀条件的材料应力腐蚀测试系统，其特征在于，包括腐蚀液控制装置(1)、悬臂梁应力腐蚀测试装置(2)、轨道式多点图像采集装置(3)和工控机(4)；
所述腐蚀液控制装置(1)包括腐蚀液槽(11)、用于控制腐蚀液槽(11)内腐蚀液温度的温度控制组件(12)、以及用于测量腐蚀液槽(11)内腐蚀液成分并报警的腐蚀液成分测量报警组件(13)；
所述腐蚀液槽(11)和轨道式多点图像采集装置(3)均安装在所述悬臂梁应力腐蚀测试装置(2)上，且悬臂梁应力腐蚀测试装置(2)和轨道式多点图像采集装置(3)均与所述工控机(4)电连接。
2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述温度控制组件(12)包括热敏电阻(121)和温度控制器(122)，所述热敏电阻(121)置于所述腐蚀液槽(11)内且与所述温度控制器(122)连接。
3.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述腐蚀液成分测量报警组件(13)包括液体检测头(131)、离子浓度测量仪(132)、PH值测量仪(133)和报警器(134)；所述液体检测头(131)放置在所述腐蚀液槽(11)内，且分别与所述离子浓度测量仪(132)和PH值测量仪(133)连接，所述离子浓度测量仪(132)和PH值测量仪(133)均与所述报警器(134)连接。
4.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述腐蚀液控制装置(1)还包括用于腐蚀液循环流动，并过滤腐蚀液槽(11)内试样腐蚀脱落产物的过滤组件(14)。
5.如权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述过滤组件(14)包括水泵(141)、过滤槽(142)和循环液管(143)，所述水泵(141)的入水端插入所述腐蚀液槽(11)内，所述过滤槽(142)通过循环液管(143)连接所述水泵(141)和腐蚀液槽(11)。
6.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述悬臂梁应力腐蚀测试装置(2)包括试验架(21)、导轨架(22)和加载组件(23)；
所述试验架(21)呈凸状结构，所述导轨架(22)呈门型结构且安装在试验架(21)长度方向，所述腐蚀液槽(11)安装在导轨架(22)前后两端，且腐蚀液槽(11)上设置有多个试样穿出口(111)，所述加载组件(23)一端安装在所述试验架(21)底座上，另一端位于所述试样穿出口(111)侧边。
7.如权利要求6所述的测试系统，其特征在于，所述试验架(21)底座沿长度上设置有多个丝杆安装孔(211)，顶端面沿长度方向设置有多个固定螺栓孔(212)，侧壁沿长度方向上设置有多个试样安装孔(213)。
8.如权利要求7所述的测试系统，其特征在于，所述加载组件(23)包括丝杆、步进电机(231)、拉力传感器(232)和拉杆(233)，所述丝杆安装在所述丝杆安装孔(211)内，所述步进电机(231)安装在所述丝杆上，步进电机(231)通过拉力传感器(232)连接所述拉杆(233)，所述拉杆(233)的顶端设有闭合的加载件。
9.如权利要求6所述的测试系统，其特征在于，所述轨道式多点图像采集装置(3)包括横向驱动器(31)、纵向驱动器(32)和摄像机(33)；
所述导轨架(22)上端的横梁前后两侧均设有导轨(221)，所述横向驱动器(31)滑动安装在所述导轨(221)上，所述纵向驱动器(32)安装在所述横向驱动器(31)上，纵向驱动器(32)底端连接摄像机(33)，且所述横向驱动器(31)、纵向驱动器(32)和摄像机(33)均与所述工控机(4)连接。
10.一种精准控制腐蚀条件的材料应力腐蚀测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制作悬臂梁应力腐蚀试样、预制切口及疲劳裂纹；
S2、对切口上表面位置制备识别点和标尺；
S3、安装多个待测的应力腐蚀试样至试验架，并安装腐蚀液槽，使腐蚀液浸没裂纹尖端；
S4、安装腐蚀液控制装置，并设置控制条件；
S5、对应力腐蚀试样加载载荷；
S6、通过工控机控制摄像机两轴移动，使摄像机拍摄视场正对切口表面，对切口两侧标记点精准对焦；
S7、通过摄像机记录该试样的视场图像，并传输至工控机；
S8、采用识别点识别和标尺的距离校准，跟踪裂纹缺口张开位移，转换成该试样的裂纹扩展长度；
S9、控制摄像机沿导轨运行至下一试样的待观察区域，并重复步骤S5-S8，依次监测所有试样的裂纹扩展长度。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111896459A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-06 | 西南交通大学 | 一种高通量医用可降解金属腐蚀特性平板流动腔实验系统 |
| CN112629969A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-09 | 中国海洋大学 | 一种用于实验的结构裂纹生成装置 |
| CN113916761A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-01-11 | 北京中冶设备研究设计总院有限公司 | 腐蚀液自动排放装置 |
| CN117092301A (zh) * | 2023-10-20 | 2023-11-21 | 江苏联卓光电材料有限公司 | 一种蚀刻液蚀刻能力检测装置及其检测方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105181567A (zh) * | 2015-09-21 | 2015-12-23 | 航天科工防御技术研究试验中心 | 铝合金低倍腐蚀试验装置 |
| CN106483064A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-03-08 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种加速腐蚀试验装置及加速腐蚀试验方法 |
| CN106990010A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-07-28 | 中国民航大学 | 一种多参量调控管道内液体冲蚀试验装置 |
| CN107907477A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-04-13 | 江苏科泰检测技术服务有限公司 | 金属腐蚀性检测用防烧干冷凝装置 |
| CN108072567A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-25 | 广州特种承压设备检测研究院 | 一种塑料恒温应力腐蚀实验装置及方法 |
| CN108254272A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-07-06 | 西南交通大学 | 一种焊接接头腐蚀疲劳性能测试装置 |
| CN109269893A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-01-25 | 西南交通大学 | 一种基于图像识别的材料应力腐蚀测试系统及其测试方法 |
| CN109900629A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-06-18 | 河钢股份有限公司 | 一种用于金属材料腐蚀疲劳试验的环境装置及试验方法 |
| CN110044740A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-23 | 东南大学 | 缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律的测定方法、应用、装置及夹具 |
-
2019
- 2019-12-25 CN CN201911356715.XA patent/CN111157383A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105181567A (zh) * | 2015-09-21 | 2015-12-23 | 航天科工防御技术研究试验中心 | 铝合金低倍腐蚀试验装置 |
| CN106483064A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-03-08 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种加速腐蚀试验装置及加速腐蚀试验方法 |
| CN106990010A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-07-28 | 中国民航大学 | 一种多参量调控管道内液体冲蚀试验装置 |
| CN108072567A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-25 | 广州特种承压设备检测研究院 | 一种塑料恒温应力腐蚀实验装置及方法 |
| CN107907477A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-04-13 | 江苏科泰检测技术服务有限公司 | 金属腐蚀性检测用防烧干冷凝装置 |
| CN108254272A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-07-06 | 西南交通大学 | 一种焊接接头腐蚀疲劳性能测试装置 |
| CN109269893A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-01-25 | 西南交通大学 | 一种基于图像识别的材料应力腐蚀测试系统及其测试方法 |
| CN109900629A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-06-18 | 河钢股份有限公司 | 一种用于金属材料腐蚀疲劳试验的环境装置及试验方法 |
| CN110044740A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-23 | 东南大学 | 缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律的测定方法、应用、装置及夹具 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111896459A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-06 | 西南交通大学 | 一种高通量医用可降解金属腐蚀特性平板流动腔实验系统 |
| CN111896459B (zh) * | 2020-07-16 | 2024-05-03 | 百因特表界面检验检测技术(苏州)有限公司 | 一种高通量医用可降解金属腐蚀特性平板流动腔实验系统 |
| CN112629969A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-09 | 中国海洋大学 | 一种用于实验的结构裂纹生成装置 |
| CN113916761A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-01-11 | 北京中冶设备研究设计总院有限公司 | 腐蚀液自动排放装置 |
| CN117092301A (zh) * | 2023-10-20 | 2023-11-21 | 江苏联卓光电材料有限公司 | 一种蚀刻液蚀刻能力检测装置及其检测方法 |
| CN117092301B (zh) * | 2023-10-20 | 2023-12-26 | 江苏联卓光电材料有限公司 | 一种蚀刻液蚀刻能力检测装置及其检测方法 |
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