[發(fā)明專利]一種疲勞測試裂紋監(jiān)測方法及裝置

有效

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• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112215810B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設計）人: 陳志文;盧文麗;劉俐
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/12;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/155;G06T7/62;G06T7/80;G01N3/32
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

本發(fā)明公開了一種疲勞測試裂紋監(jiān)測方法及裝置，包括建立裂紋評估信息庫，計算出裂紋的長度、數(shù)量、位置和形態(tài)之后，根據(jù)裂紋評估信息庫中的信息，綜合評估裂紋的危險等級。本發(fā)明的疲勞測試裂紋監(jiān)測方法及裝置利用視覺處理技術實現(xiàn)裂紋監(jiān)測，能夠實現(xiàn)對疲勞損傷臨界點的精準判斷，更加完整保留試件失效信息和數(shù)據(jù)準確性；本發(fā)明還建立了裂紋評估信息庫，計算出裂紋的長度、數(shù)量、位置和形態(tài)之后，根據(jù)裂紋評估信息庫中的信息，綜合評估裂紋的危險等級，綜合評估裂紋對構件的實際危害性，滿足了多種構件測試情況、應用場景下實際工程的需要。

技術領域

本發(fā)明涉及裂紋檢測領域，具體涉及一種疲勞測試裂紋監(jiān)測方法及裝置。

背景技術

疲勞是引起工程構件失效的最主要原因之一。在疲勞破壞中，工程構件承受交變載荷的作用，在經過一定的循環(huán)次數(shù)后在構件局部形成永久性的損傷，最終形成裂紋并擴展直至斷裂，往往在載荷低于其力學承載能力的情況下發(fā)生突然性的破壞，預防難度遠大于其他常規(guī)破壞。疲勞破壞引起的斷裂是工程上最為常見，同時也是最危險的斷裂形式，而在車輛業(yè)、建筑業(yè)、航空工業(yè)等涉及到大尺寸構件的工業(yè)領域當中，疲勞埋下的安全隱患及其造成的損失則更為巨大。故研究工程構件在疲勞載荷的循環(huán)作用下的工作狀況，判斷其疲勞損傷臨界點，測定其疲勞壽命等參數(shù)，在工程中有重要意義。

現(xiàn)有的疲勞監(jiān)測機制主要有兩種，一種是對應力變化進行監(jiān)測，如采用力傳感器獲取構件應力狀況，判斷出現(xiàn)疲勞損傷的臨界點，但在構件承受交變載荷產生動態(tài)疲勞效應的過程中，其應力變化往往并不明顯，故以應力變化來判斷出現(xiàn)疲勞損傷臨界點的監(jiān)測方法并不準確，極大影響實驗精度，甚至導致完全監(jiān)測不到疲勞損傷，試件一直處于加載狀態(tài)直至完全損毀。

另一種則是直接對表面裂紋進行檢測，根據(jù)信號的產生方式又分為兩種：一種是通過對系統(tǒng)施加激勵信號，測量系統(tǒng)響應信號來判斷是否出現(xiàn)裂紋，例如采用超聲波、電磁信號等；另一種則是分析系統(tǒng)現(xiàn)有的信號，例如可見光、紅外線等，主要是通過圖像處理的手段，例如邊緣檢測、小波變換、卷積神經網絡等來判斷裂紋是否產生。以上方法解決了應力變化不明顯導致的對出現(xiàn)疲勞損傷臨界點不敏感的問題，但往往只能判斷裂紋是否產生，或者只能對于單條裂紋在二維圖像上的長度給予判別閾值，而實際工程構件的裂紋檢測存在如下幾個問題：1、構件結構復雜，裂紋在二維圖像上的尺寸不能反映其在三維空間中的尺寸；2、構件結構多樣，裂紋在構件不同結構處對構件產生的危害不同；3、構件材料不盡相同，不同形態(tài)裂紋在不同材料構件中的危險程度不同；4、裂紋產生的情況多種多樣，如既可能產生數(shù)量較多的短裂紋，也可能產生數(shù)量少的長裂紋。故僅僅通過單條裂紋在二維圖像上的長度無法準確判斷是否出現(xiàn)了對構件具有危害性的疲勞損傷，因此，目前的疲勞測試裂紋監(jiān)測很難滿足不同應用場景下實際工程的需要。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的技術問題是提供一種疲勞測試裂紋監(jiān)測方法及裝置，解決目前疲勞測試裂紋監(jiān)測難以綜合評估裂紋對構件的實際危害性，很難滿足不同應用場景下實際工程的需要的問題。

本發(fā)明提供了一種疲勞測試裂紋監(jiān)測方法，包括以下步驟：

建立裂紋評估信息庫，包括材料力學特性、特定材料危險裂紋形態(tài)、常見工件危險位置；

采集待測構件的初始圖像以及待測構件在承受疲勞載荷過程中的監(jiān)測圖像；

對所有圖像進行圖像分割，將構件從圖像中提取出來，然后進行二值化處理；

將監(jiān)測圖像與初始圖像進行對比，判斷圖像是否異常；若異常，則找出異常區(qū)域，對該異常進行形態(tài)學分析，判斷其是否為裂紋；若為裂紋，則由裂紋上各點的像素坐標得到其三維坐標，然后獲取裂紋的長度、數(shù)量、位置和形態(tài)；