[發明專利]一種動態監測裂紋尖端應力強度因子的方法

有效

• 申請號: 202110093811.0
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN113008669B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 張喆;張樂;陳旭
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01L1/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

1.一種利用有機力致發光材料監測裂紋尖端應力強度因子的方法，其特征在于包括以下步驟:

(1)選擇有機力致發光材料作為材料，配制有機力致發光材料溶液；

(2)金屬表面成膜：使用刷子將有機力致發光材料溶液均勻涂覆在金屬表面，通過加熱工具加熱成膜；

(3)熒光強度標定：對涂有有機力致發光材料金屬試樣進行單軸拉伸試驗，使用紫外光源作為激發光源照射試樣上的涂層，通過熒光強度測量系統建立熒光強度和應力的關系曲線；分析像素的灰度值，利用像素灰度值表征熒光強度；

(4)單邊缺口試樣的拉伸實驗：對涂覆有發光材料的單邊缺口試樣進行拉伸實驗，同樣使用紫外光源作為激發光源，實時記錄不同載荷下的熒光圖像；

(5)熒光圖像的處理：通過選取變形過程中試樣表面熒光特征點，通過特征點的拉伸平移提取出裂紋尖端2～10mm×2～10mm的區域作為分析區域，將選定區域的灰度值進行直方圖分析及均衡化處理；再利用高斯濾波平滑圖像，去高頻，再用閾值處理0.015-0.05，確定光斑區域的概率范圍；接下來對原圖采用閾值分割參數0.04、噪聲區域去除及裂紋區域的膨脹處理；最后對記錄的原始圖像進行相應的處理；獲得裂紋尖端熒光區域的邊界曲線，從而表征裂紋尖端的應力場；

(6)利用熒光圖像計算應力強度因子：在圖像處理后的獲得的應力場上進行取點并獲得該點熒光強度，通過標定的熒光強度和應力的關系曲線得到裂紋尖端應力場的值，進而通過基于偏應力準則得到的迭代公式求解出應力強度因子及T應力；

(7)與材料本身的應力強度因子極限Kc比較進行安全評定，當實測應力強度因子小于Kc時，結構安全。

2.如權利要求1所述的方法，其特征是有機力致發光材料選用四硝基-四苯基乙烯材料，配制TPE-4N溶液濃度0.01～0.05g/mL；有機溶劑為氯仿。

3.如權利要求1所述的方法，其特征是加熱工具使用熱風槍、加熱爐或加熱套；加熱溫度為80℃-300℃，加熱時間1-30分鐘。

4.如權利要求1所述的方法，其特征是檢測裝置采用CCD照相系統或光譜儀。

5.如權利要求1所述的方法，其特征是有機力致發光材料溶液預先制備避光保存，攜帶至被測機械部件的施工現場涂敷，利用熱風槍或加熱套工具加熱成膜。