基于原位X射线断层照相的脆性材料力学损伤的测量方法

摘要

本发明公开了一种基于原位X射线断层照相的脆性材料力学损伤的测量方法，包括以下步骤：步骤10)：将一脆性材料样品固定在原位加载装置上；步骤20)：对脆性材料样品进行第一次X射线断层照相测试，获得三维断层图像数据G₁(x，y，z)；步骤30)：对脆性材料样品进行原位在线力学损伤，获得损伤样品，并记录变形量；步骤40)：对损伤样品，进行第二次X射线断层照相测试，获得损伤样品的三维断层图像数据，进行三维数字图像插值处理，插值后的三维数据为G₂(x，y，z)；步骤50)：选取子区尺寸；步骤60)：测算G_1-subset(x，y，z)和G_2-subset(x，y，z)中体素的灰度平均值步骤70)：获得损伤样品力学损伤的三维空间分布。该测量方法可以准确得到脆性材料的三维局部损伤变量的空间分布。

主权项

1.一种基于原位X射线断层照相的脆性材料力学损伤的测量方法，其特征在于，该测量方法包括以下步骤：步骤10)：将一脆性材料样品用5-10牛顿的荷载力固定在基于X射线断层照相的原位加载装置上；步骤20)：设定断层照相测试条件，对脆性材料样品进行第一次X射线断层照相测试，获得脆性材料样品的三维断层图像数据G₁(x，y，z)，其中，x的取值范围为1至x₀之间的整数，y的取值范围为1至y₀之间的整数，z的取值范围为1至z₀之间的整数，x₀、y₀和z₀代表脆性材料样品的三维体素尺寸；步骤30)：利用原位加载装置，对步骤10)的脆性材料样品进行原位在线力学损伤，获得损伤样品，并记录在该损伤程度下的变形量；步骤40)：对步骤30)的损伤样品，在与步骤20)相同的断层照相测试条件下，原位进行第二次X射线断层照相测试，获得损伤样品的三维断层图像数据，并根据该损伤程度下的变形量，对损伤样品的三维断层图像数据进行三维数字图像插值处理，插值后的三维数据为G₂(x，y，z)；步骤50)：选取子区尺寸p，p为整数，且1≤p≤100，将相邻的p³个体素确立的立方体视为一个子区；步骤60)：用步骤50)选取的子区，将G₁(x，y，z)分成不同的子区G_1-subset(x，y，z)，测算每个G_1-subset(x，y，z)中p³个体素的灰度平均值并用步骤50)选取的子区，将G₂(x，y，z)分成不同的子区G_2-subset(x，y，z)，测算每个G_2-subset(x，y，z)中p³个体素的灰度平均值步骤70)：利用式(1)获得损伤样品力学损伤的三维空间分布，$D(x,y,z)=\frac{\overline{G_{1-\mathrm{subset}}(x,y,z)}-\overline{G_{2-\mathrm{subset}}(x,y,z)}}{\overline{G_{1-\mathrm{subset}}(x,y,z)}}$式(1)其中，D(x，y，z)表示损伤样品力学损伤的三维空间分布位置，表示G₁(x，y，z)中每个子区G_1-subset(x，y，z)中p³个体素的灰度平均值，表示G₂(x，y，z)中每个子区G_2-subset(x，y，z)中p³个体素的灰度平均值。