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工業CT成像技術在裂紋缺陷的檢測與研究

來源: 瀏覽: 發佈日期:2021-06-28 13:41:43

   工業CT成像技術在裂紋缺陷的檢測與研究

  裂紋缺陷的檢測與研究

  零部件內部微觀裂紋會隨着零部件服役過程中的載荷作用與變形而不斷變化,最終會發展爲宏觀裂紋,並造成零部件的破壞,甚至會導致災難性事故。因此,檢測零部件內部的裂紋缺陷及研究零部件服役過程中內部裂紋缺陷的演變規律,對保證零部件質量具有重要意義。目前,國內外學者利用工業CT成像技術從不同方向對內部裂紋缺陷的演變規律及擴展機理進行了大量研究。

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  BUFFIERE等早在20世紀90年代就在歐洲同步輻射實驗室(ESRF)藉助CT設備對碳化硅顆粒增強鋁基複合材料的疲勞裂紋擴展行爲進行了分析,標出了微米級裂紋分佈。通過圖像重建得到了三維裂紋體,測定了裂紋初始形核角度。

  SCHILLING等進一步論證了採用工業CT斷層成像技術觀測裂紋等缺陷的可行性。

  PENUMADU等通過高分辨CT設備探明瞭碳纖維增強複合材料裂紋產生的原因,採用OCTOPUS軟件對圖像進行處理,同時選擇濾波反投影法實現了裂紋缺陷的三維重建。

  重慶大學多年來致力於工業CT掃描圖像重建算法的改進以及該技術在材料領域的推廣應用。根據裂紋不同階段的尺度差異,提出將裂紋萌生、擴展至斷裂的整個過程分爲3個階段:顯微尺度微觀裂紋、CT尺度裂紋和宏觀裂紋,爲基於工業CT設備研究裂紋進行了較爲科學的分類。

  西北工業大學在採用非凡娱乐APP工業CT技術檢測裂紋擴展行爲方面進行了較爲深入的探索,提出了一種基於CT圖像密度場的疲勞短裂紋羣擴展行爲監測方法,利用自主研發的CT Framework系統實現了裂紋羣的三維可視化。

  東南大學採用工業CT研究了零部件破壞過程中宏微觀裂紋缺陷的演化特徵,並提出了多尺度缺陷表徵方法,能夠較好地描述微觀裂紋到宏觀缺陷的多尺度演化過程,如圖1所示。從圖1可以看出,零部件變形過程中,裂紋演變過程爲內部裂紋的萌生、擴展及聚合,主要表現爲裂紋擴展和聚合,同時會伴隨有部分新的裂紋萌生,而萌生的位置常常會在裂紋分佈相對較少的地方。隨着零部件的變形,裂紋會集中在一個帶狀區域,其他區域相對較少,零部件最終也會從該帶狀區域發生斷裂。與零部件中間位置的裂紋相比,邊緣的裂紋擴展速度更快,往往更容易造成零部件的斷裂。

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