专利名称：材料形变旋量场测试方法
技术领域：
本发明属材料形变领域 背景技术目前俄罗斯在对实时的试样表面动态形貌的试样测量领域，没有进行 任意阶段的全场形变旋量场分析和观察，形变旋量场是材料形变量破坏的 重要衡量指标，没有这一非常有价值的介观力学研究信息将会影响研究的 水平。 发明内容本发明的目的是通过对实时的试样表面动态形貌的试样观察区域任意 阶段的全面形变旋量场进行计算和分析，并得到这一非常有价值的介观力 学研究信息。本发明使用数字相机拍摄全场照片，取出前后两帧全场图像，或连续 的多帧图像，用相关性图象识别软件对图像进行记忆和相关性识别，通过 本发明采用的公式进行计算得到全场一个面内各点的形变旋转量特性参数 分布。旋转量场计算公式-ct二arc tgl/2(dU/dy-dV/dx) 应用计算程序dU/dy=1000*(U(i， j+l)-U(i， j-1))/(Y(i， j+l )-Y(i， j-l))，dV/dx二100OKV(i+l， j)—V(i—1， j))/(X(i+l， j) -X(H， j))，
{Omiga}=0. 5*( dU/dy-dV/dx)， {Alpha} =A，({Omiga})， a—变形场任一点旋转角度 U—变形场内任一点Y方向变形 V—变形场内任一点X方向变形
材料形变旋量测试方法
1. 对连续图片进行形变^a分析
2. 位移测量范围的最低分辨率(拍摄区域)0.001%至1%;(跟相机的
分辨率有关)
3. 形变SM测量精度(测量结果相对误差)〈0. 1%;
4. 基准长度点阵间距0. 1-2丽一可以任意设定；
5. 测量结果2D形变S趕场，用色阶图标表示，从大到小按红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫依次排列，各色阶之间有过渡色；
6. 根据右手螺旋定理逆时针方向为正向，顺时针方向为负向。
7. 每套连续图片的分析点可任意设定；
8. 每套连续图片的数据点密度可任意设定；
9. 计算速度1000个形变3趕场的计算时间小于3秒钟。
10. 重复精度99%
11. 可得出任何A t时区间的形变力趨场等值12. 可得出任何A t时间区间形变S纏场数据文件；
13.输出材料变形过程的同步形变SM场动画文件和数据文件。 本发明的优点
通过对材料变性过程中的试样的全场移动矢量场、形变旋量场和 应变等值量场进行实时记录和观察。给材料研究提供介观尺度的断裂规律 信息，可进一步了解材料在介观尺度上的变形特点，可对材料变形这一金 属物理的经典问题，从传统的位错、滑移理论扩展到材料内部的非均匀体 的固体力学的力学平衡问题，从而对非均质材料的构造缺陷，如对材料变 形和断裂行为的影响进行了分析和演绎，给出晶粒、晶界、缺陷、空洞和
脆性相等介观结构在材料形变过程中的效应，全场的形^Sttiri"t^和分析，
这一介观力学的分析是在金属物理界是崭新的，创新性的。
图1对^Z力M点的实时介^^变亚结构图象a; 图2对^S力^^的实时介1^变亚结构图象b;
图3对/^Z力j^点的势寸介l^变亚结构图象C;
图4对连续图片a. b. c进行分析计算所得形变旋量场等值云图a-b ; 图5对连续图片a. b. c进行分析计算所得形变旋量场等值云图b -c。
具体实施例方式
图l、 2、 3分别为连续介观力学试验中，取出的一组有一定(时间)、 (应变)间隔的，材料介观形变亚结构图像a、 b、 c，从a—b时刻，介观 形变亚结构有变化，发生了全观察视野内(接管图像内)不均匀的旋转， 本测试方法分析计算a—b，时刻的旋转量变化场图a—b,图b—c和表(1) 所示的形变旋量场数据文件。表(l)材半微实驗力i^^
拉力(N) 应变l (%)时刻T (时、
分、秒、毫秒)
28. 5640438700.15155390510--42--0-625
14. 2145056300.14523718510--42--12-109
1.00156185700.13000785810--42--19-218
11.0550484900.11958311310--42--24-906
0. 71007945400.12394306610--42--29-171
10. 9871747200.11801668310--42--46-250
21,2695533700.1192985410--42--49-78
41. 4482299400.11454423710--42--50-515
58. 7088990200.09575645110--42--51-921
70.4135148300.09021765310--42--54-781
82. 314395900.07569907410--42--56-203
96. 5128616500.06362127210--42--59-46
107.962016100.03858314410--43--7-593
97.4128086400.06439915610--43--9-46
108.715259600.04619513610--43--11-906
97.0332356300.00591314110--44--47-406
108.327899900.02849282210--44--51-671
97.8367481900.01677167610--45--0-203
108. 150006900.00909486610--45--25-890
118.303214300.00062533810--46--18-609
106. 172366200.00657517210--46--36-109
118.481717100.00762601310--46--40-484
128.923075400.00305757210--47--0-953
139. 992553200.02844862310--47--3-796
157.063746800.04440477610--47--6-656
168.421107100.04161858210--47--8-78
188.225806800.06041798910--47--10-921
199.912879700. 08118266IO--47--12-343
210.192967100.10127438510--47--15-187
225.08471200.10239331610--47--16-609
246. 352361400.14113788410--47--19-453
258. 755530800.15211523410--47--20-875
277.301771800.17445249310--47--23-734
291.377406400.18080882910--47--25-156
305.733752600.21428455110--47--28-0
317.90233300.25236229910--47--30-843
328.731599800.26920147610--47--32-265
345. 955234700.29722185110--47--35-109
357.052237400.32454053710--47--36-531
375.910385700.36788892110--47--40-828
392.323837300.38734375610--47--42—265415.999036500.45079063110--47--46--703
1067. 87707607.60927720810--52--39--265
1092. 62868207.64607949810--52--40-687
1042. 73941507.77810614510--52--43--531
1074.52108207.788056310--52--44--968
1091. 31900307.81728085310--52--46--390
1103.25343307.97881200310--52--52--78
1085.4801808.11415828410--52--56--343
1101. 13310708.15079753610--52--57--781
1112.81855808.17191149210--52-匿59扁-203
1082. 38696108.36728955210--53--4-9061109.19284308.40134403810--53--6-3121088. 92228208.82471751310--53--19--171
1116. 0797808.83840802210--53--20--593
1093.81123709.07020980310--53--27--718
1127,08424509.09989643310--53--29--140
1138.45544709.11910561610--53--30--562
1127.82025609.23335702810--53--33--406
1104.8990209.43388075910画-53--39--109
1118.82743309.46597639110--53-普-531
1133.38492809.54003509510画-53--43--359
1121.3163509.59762367310--53--44--781
1111.28155909.689985710--53--47--640
1121.50220609.72241536310--53--49--62
1145.47906909.75284560910画-53--50--484
1131.6541709.89188532210--53--54--750
1146.893237010.0212079110--53--59--31
1113.243248010.27267697IO--54--6-1401136.756103010 2968576510--54--7-5621115.524747010.3514025710--54--8-9841145.916539010 4121898910--54-11--828
1120. 421799010.5865709110--54--16--93
1138. 706475010 5975645110--54--17--515
1120. 930392010.6716574210--54--18--953
1148. 304283010.6832435310--54--20--375
1132.743357010.7920009210--54--23--218
1150. 704809010 7970249110--54--24--656
1160. 769454010.9431977810--54--28--921
1135. 166712010.9941677710--54--30--343
1154. 845069011.0362111710--54--31--765
1137.927731011 1598822610--54--34--609
1152.827183011.1970209710--54--36--46
1139. 729028011.2901584310--54--38--890
1159.318017011.3168674110--54--40--3121134. 069622 1153.00104 1175.375633 1148. 427505 1169.048315 1146. 522792 1163. 336421 1146.060151 1173.294918 1158.907376 1175.961789 1160. 464766 1125.806176 1144. 992037 1172.738812 1159.579386 1142.420289 1164.499463 1176.78268 1144.47759 1154.852093 1173.518434 1153.148554 1171.673429 1157.303156 1182.23857 1159.042402 1173.609654 1149.868893 1172.09168 1184.771195 1168.993387 1189.183654 1166.95638 1180.106732 1155.153561 1165.369721 1176.456918 1165.456064 1150.249582 1165.580066 1125.067237 1141.411103 1166.588374 1155.931134
011.5071244510--54--46-15
011.5373320110--54--47-437
011.6380861710--54--51-718
011.7021533710--54--53-140
011.7694057910--54--55.-984
011.830364110--54--57-406
011.8677318610--54--58-828
011.9521598510--55--lH587
0Il-9780520410--55--3-109
0ls.1608737110--55--8-1312
0IS-2132148210--55--10--234
0IS.2769742210--55--11--656
012.3886925710--55--14--515
0IS-4080059310--55--15--937
0IS.4576016210--17--359
012.601941310--55--21--640
012.6648648310--55--23--62
012.7007437610--55--24--500
012.7731291310--55--27--343
013.0653921610--55--35--906
0IS-0942524610--55--37--328
0IS.1282576410--55--38--750
013.2885417410--55--43--62
013,3240906110--55--44--484
0IS-3861766810--55--45--921
0IS.4088430910--55--47--328
013.4797690610--55--48--750
013.5204636110--55--50--187
0IS-■8812510--55--58--734
0IS. 815888810--56--0-:L56
013.8996686110--56--3-:L5
014.0052686110--56--5-859014.0845151410--56--8-'i703
014.2186827710--56--12--984
014.3662386910--56--17--265
014.4449173610--56--18--687
014.5057953510--56--21--531
014.6639877810--56--25--812
014.7513878510--56--28--656
0is-0280516210--56--37--218
0is. 081143510--56--38--640
015.2159076210--56--41--500
015.2477026210--56--42--921
015.2667551310--56--44--343
015.3714468810--56--47--2031142.799417 1153.403875 1139.394583 1150.715443 1139.061798 1125.337973 1109.616557 1137. 714947 1123.332088 1107.160714 19.99218737
015.4237418610--56--48-625
015.4707511910--56--50-46
015.5240609910--56--51-468
015.5475815610--56--52-890
015.6556772510--56--55-734
015.8795497710--57--2-859
015.9613190310--57--4-281
016.0003116110--57--5-703
016.0400088410--57--7-140
016.249180810--57--12-828
028.6666382310--57--14—250
权利要求
1、一种材料形变旋量场的测试方法，其特征是使用数字相机拍摄全场照片，取出前后两帧全场图像，或连续的多帧图像，用相关性图象识别软件对图像进行记忆和相关性识别，通过下列的公式进行计算得到全场一个面内各点的形变旋转量特性参数分布，旋转量场计算公式α＝arc tg1/2(dU/dy-dV/dx)应用计算程序 dU/dy＝1000*(U(i，j+1)-U(i，j-1))/(Y(i，j+1)-Y(i，j-1))’dV/dx＝1000*(V(i+1，j)-V(i-1，j))/(X(i+1，j)-X(i-1，j))’ {Omiga}＝0.5*(dU/dy-dV/dx)’{Alpha}＝ATAN({Omiga})’α-变形场任一点旋转角度U--变形场内任一点Y方向变形V--变形场内任一点X方向变形材料形变旋量测试方法采取以下步骤(1)对连续图片进行形变旋量分析；(2)位移测量范围的最低分辨率0.001％至1％；(3)形变旋量测量精度＜0.1％；(4)基准长度点阵间距0.1-2MM-可以任意设定；(5)测量结果2D形变旋量场，用色阶图标表示，从大到小按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫依次排列，各色阶之间有过渡色；(6)根据右手螺旋定理逆时针方向为正向，顺时针方向为负向。(7)每套连续图片的分析点可任意设定；(8)每套连续图片的数据点密度可任意设定；(9)计算速度1000个形变旋量场的计算时间小于3秒钟；(10)重复精度99％；(11)可得出任何Δt时区间的形变旋量场等值图；(12)可得出任何Δt时间区间形变旋量场数据文件；(13)输出材料变形过程的同步形变旋量场动画文件和数据文件。
全文摘要
本发明属材料形变领域，本发明使用数字相机拍摄全场照片，取出前后两帧全场图像或连续多帧图像，用相关性图像识别软件对图像进行记忆和相关性识别，利用旋转量场计算公式计算得到全场各点的形变旋量特性参数分析，然后进行测量得出各种动画文件和数据。本发明对全场形变旋量场进行计算和分析给出材料形变之断裂过程中全场各部位旋转变量场的量值和方向，是金属物理界是崭新的创造。
文档编号G01C11/00GK101319883SQ20071010034
公开日2008年12月10日 申请日期2007年6月8日 优先权日2007年6月8日
发明者孙泽明, 张金波, 朱其芳, 王福生 申请人:北京有色金属研究总院