原位测量疲劳裂纹扩展长度的新方法

摘要

本发明涉及一种原位测量疲劳裂纹扩展长度的方法。本发明的优点和特征在于：a)将100倍金相显微镜、容栅传感器、信号处理系统、CCD摄像头、计算机等进行集成，实现了数据采集和处理一体化，实现了原位、实时测量疲劳裂纹扩展长度；b)解决了通常采用的普通读数法测量耗时长、操作繁琐、容易对后续测量产生不利影响的缺点；c)采用容栅传感器，将获取的位移信号转换成电信号，通过信号传输和转换设备得到最终的裂纹长度，实现了半自动测量；d)将CCD摄像头通过金相显微镜采集到的实时图像传递到计算机，实现了整个测试过程的可视化，解决了传统测量只能观察结果，无法直接观测过程的难题。

主权项

一种原位测量疲劳裂纹扩展长度的新方法，可用于实时、精确地测量疲劳性能测试时疲劳裂纹扩展长度的测定，该方法的特征在于，采用金相显微镜和电荷耦合（Charge Couple Device, CCD）摄像头，实时跟踪疲劳裂纹尖端扩展路径，通过容栅传感器即时将机械位移量转变成电信号的相位变化量，再通过测量电路处理后得到精确的疲劳裂纹长度；其简要的测量方法如下：（a）将夹具和经过抛光的标准CT试样装夹于疲劳试验机上，将测量设备底座和支架放置于适当位置；（b）调节定位齿条，使得金相显微镜的物镜对准机加工预制的裂纹尖端，在金相显微镜中观察到机加工裂纹尖端在视场的正中心(横向和纵向标尺线的交点)；将显示器上的裂纹长度读数调零；（c）连接CCD摄像头，使得在显示器上能够清晰地显示试样表面图像；（d）启动疲劳试验机，通过调整齿条变换金相显微镜的位置，使得疲劳裂纹的尖端始终处于CCD摄像头采集到的图片中；通过电子显示屏上的读数和金相显微镜中采集的照片中的裂纹长度，精确地确定真实疲劳裂纹的长度；同时，还可以根据CCD摄像头采集到的照片分析其裂纹扩展过程中裂纹扩展方向发生偏移的原因；结合疲劳测试后的对试样的显微组织进行光学显微镜和扫描电子显微镜观察，可进一步分析所测材料的疲劳断裂机理。