用于检测裂纹增长的系统和方法

文档序号:9630054阅读:519来源:国知局
用于检测裂纹增长的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及样品检测,更具体地,公开的实施例涉及在施加应力负荷期间用于检 测测试样品中的裂纹增长的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 结构部件和/或其它材料可被测试以确定它们的材料特性。确定结构部件和/或 材料的材料特性在确定例如该部件或材料是否适用于特定用途时可以是重要的。在某些测 试中,代表特定结构部件和/或材料的样品可以被选择。在测试期间,一个或多个力可以被 施加到测试样品以确定该样品的特性。在一些测试中,一个或多个力可以被施加以在测试 样品中引起和/或扩展裂纹。在这些测试中,测量裂纹长度和相关的负载提供了有关测试 样品的材料特性的信息。可以基于裂纹长度和相关的负载计算的材料特性的一个示例是应 变能量释放率(strainenergyreleaserate) 〇
[0003]X射线成像设备已经被用于检测和测量测试样品中的裂纹。X射线成像设备可以 在特定的时间段内获取和处理有限数量的图像,例如,在3秒时间内获取和处理约一个图 像。此外,X射线图像上示出的裂纹通常是人通过使用尺子或卷尺(物理的或数字的)手 动测量的。然后基于所测量的裂纹长度来计算材料特性。
[0004] 然而,测试样品的材料特性通过使用上述方法可能不能精确地被确定或者计算出 来。例如,在测试样品中的裂纹的扩展期间,相比于数码相机的速度,仅可获得有限数量的 X射线图像。另外,X射线图像中的裂纹可能不能通过人使用尺子而精确地被测量;因为X 射线图像由平均帧组成,可能在裂纹结束处不存在明确的指示。不精确的材料特性的测定 可导致部件或材料的选择不适合其预定的用途,这可能导致该部件或材料在服务中过早的 破坏。

【发明内容】

[0005] 本公开提供用于检测材料测试样品中的裂纹扩展(crackpropagation)的方法。 在一些实施例中,该方法可以包括在施加应力负荷期间对测试样品的表面进行颜色衬比 (contrasting)并获取多个样品的摄影图像。在一些实施例中,该方法可以包括处理多个图 像以检测在像素特性的基线范围以外的像素的特性,这些像素的特性指示在测试样品中的 裂纹和测试样品的颜色衬比的表面之间的衬比。在一些实施例中,该方法可以包括基于检 测的裂纹长度随时间的变化生成应变能量释放率的输出。
[0006] 本公开提供用于一种用于检测材料测试样品中的裂纹扩展的系统。在一些实施例 中,该系统可以包括被配置成在背景上支撑材料测试样品的测试平台。材料测试样品可具 有与背景的表面颜色形成颜色衬比的顶表面。在一些实施例中,该系统可以包括朝向测试 平台并被配置为在对测试样品施加应力负荷的期间获取位于平台上的测试样品的多个摄 影图像。在一些实施例中,该系统可以包括接收多个摄影图像的图像处理程序。图像处理 程序可以被配置以在多个摄影图像中检测在像素特性的基准范围以外的像素特性,并基于 检测到的像素特性测量检测的裂纹长度中的变化。
[0007] 本公开内容提供一种用于检测材料测试样品中的裂纹扩展的方法。在一些实施例 中,该方法可以包括在背景上方支撑材料测试样品。该样品可具有与背景的表面颜色形成 颜色衬比的顶表面。在一些实施例中,该方法可以包括施加应力负荷到样品并在施加步骤 期间获取样品中的延伸裂纹长度的多个摄影图像。在一些实施例中,该方法可以包括检测 不同于与顶表面相关联的像素特性的像素特性,以测量样品中的裂纹长度。
[0008] 特征、功能和优点可在本公开的各种实施例中独立地实现,或可在其他实施例中 被组合,其进一步的细节可参照以下描述和附图获知。
【附图说明】
[0009] 图1是说明性裂纹检测系统的示意图。
[0010] 图2是在形成裂纹之前的说明性测试样品的示意图。
[0011] 图3是图2的测试样品在形成裂纹和/或裂纹的扩展期间的示意图。
[0012] 图4是图2的测试样品在图3的裂纹的扩展期间的示意图。
[0013] 图5是示出施加到图2的测试样品的负荷对应力负荷的位移的说明性图。
[0014] 图6是图2的测试样品的说明性摄影图像的像素的示意图,该示意图示出这些像 素的说明性红色值。
[0015] 图7是图2的测试样品的说明性摄影图像的像素的示意图,该示意图示出这些像 素的说明性绿色值。
[0016] 图8是图2的测试样品的说明性摄影图像的像素的示意图,该示意图示出这些像 素的说明性蓝色值。
[0017] 图9是图4的测试样品的说明性摄影图像的像素的示意图,该示意图示出这些像 素的说明性红色值。
[0018] 图10是图4的测试样品的说明性摄影图像的像素的示意图,该示意图示出这些像 素的说明性绿色值。
[0019] 图11是图4的测试样品的说明性摄影图像的像素的示意图,该示意图示出这些像 素的说明性蓝色值。
[0020] 图12是基于图9-11的示意图所产生的说明性矩阵的示意图。
[0021] 图13是描绘裂纹增长检测的说明性方法的流程图。
[0022] 图14是说明性数据处理系统的各种组件的示意图。
【具体实施方式】
[0023] 概述
[0024] 下面描述并在相关的附图中示出用于检测裂纹增长(crackgrowth)的系统和方 法的各种实施例。除非另有说明,系统或方法和/或其各种部件可以(但不是必需的)包 括描述、说明和/或并入本文的结构、部件、功能和/或变型中的至少一个。此外,描述、说 明和/或并入本文的结构、部件、功能和/或变型与本教导的结合可以(但不是必需的)被 包括在其它类似的系统和方法中。以下各种实施例的描述本质上仅是示范性的并且不以任 何方式意在限制本公开、本公开的应用或用途。此外,如以下所描述的,由实施例提供的优 点本质上是说明性的,并非所有的实施例提供了相同的优点或相同程度的优点。
[0025] 用于检测裂纹增长的系统和方法的各方面可被表现为计算机方法、计算机系统或 计算机程序产品。因此,这些方面可采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常 驻软件、微代码等)或者组合软件方面和硬件方面的实施例的方式,所有这些可以在此被 总称为"电路"、"模块"或"系统"。此外,用于检测裂纹增长的系统和方法的各方面可以采取 体现在计算机可读介质(或媒介)中的计算机程序产品的方式,该计算机可读介质具有在 其上实现的计算机可读程序代码/指令,例如,用于处理多个摄影图像以检测像素特性(如 以下进一步讨论的)的指令。
[0026] 可以使用用于检测裂纹增长的系统和方法的计算机可读介质的任何组合都。计算 机可读介质可以是计算机可读信号介质和/或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质 可以包括电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的和/或半导体系统、装置或设备或它们的 任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的示例可包括以下:具有一个或多个导线 的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、可擦除可 编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(⑶-R0M)、光学存储设备、 磁性存储设备和/或它们的任何适当的组合等。在本公开的上下文中,计算机可读存储介 质可以包括可包含或存储由指令执行系统、设备或装置使用的或与指令执行系统、设备或 装置连接使用的程序的任何合适的有形介质。
[0027] 计算机可读信号介质可以包括具有实现在其中的计算机可读程序代码的传播数 据信号,例如,在基带中或作为载波的一部分。这样的传播信号可以采取任何形式,这些形 式包括但不限于,电磁的、光学的和/或它们的任何合适的组合。计算机可读信号介质可以 包括并非计算机可读存储介质的任何计算机可读介质,并且该计算机可读介质能够通信、 传播或传输由指令执行系统、装置或设备(例如用于检测本公开的裂纹增长的系统)使用 的程序或者与指令执行系统、装置或设备连接的程序。
[0028] 可以使用任何适当的介质传送实现在计算机可读介质中的用于检测裂纹增长的 程序代码,该介质包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等和/或它们的任何适当的组合。
[0029] 用于检测裂纹增长的计算机程序代码可以一种编程语言或编程语言的任何组合 来写入,编程语言包括面向对象的程序设计语言如Java、Smalltalk、C++等以及传统的过 程编程语言诸如C编程语言。程序代码可以全部在用户的计算机上、部分地在用户的计算 机上作为独立的软件包执行,独立的软件包部分地在用户的计算机上并且部分在远程计算 机上或完全在远程计算机或服务器上。在后者的情况下,远程计算机可以通过包括局域网 (LAN)或广域网(WAN)的任何类型的网络连接到用户的计算机,和/或该连接可(例如,通 过使用因特网服务提供商的因特网)连接到外部计算机。
[0030] 以下根据本发明的各方面参照流程图图示和/或方法、设备、系统和/或计算机程 序产品的框图对用于检测裂纹增长的系统和方法的方面进行描述。流程图和/或框图中的 每个框和/或框的组合可以由计算机程序指令来实现。该计算机程序指令可以被提供给产 生机器的通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器,使得通过计算机 或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现在流程图和/或框图的一 个框或多个框中指定的诸如处理摄影图像并根据该处理产生输出的功能/动作的装置。
[0031] 用于检测裂纹增长的计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中,这些计算 机程序指令可
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