一种基于偏振热像的金属疲劳损伤评估方法
发布时间：2021-10-28 15:23
为克服红外热像法的不足,提出一种基于表面红外偏振热像特征的金属疲劳损伤评估方法。首先给出金属疲劳损伤评估偏振热成像的理论基础,然后通过实验说明疲劳损伤过程表面微观形貌的变化规律,再基于Tsalis熵进行目标图像分割并分析其特征,最后通过主成分分析进行特征选择并构建基于BP（back propagation）神经网络的非线性预测模型。结果表明,模型训练、验证、测试结果与实际实验测量值具有较好的相关性,Q235平板试件的拉-拉疲劳损伤预测平均误差小于20%。
【文章来源】：光学学报. 2020,40(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
疲劳损伤偏振热成像示意图
选取电液伺服疲劳试验机(长春机械院SDS-200)作为实验系统,采用红外偏振相机(PolarCamera-IR-640)进行偏振热像观测,采用3D 轮廓测量仪(基恩士VR-3000)对表面微观形貌进行观测。SDS-200疲劳试验机最大负荷为±200 kN,最大位移为±75 mm,可用于较大载荷疲劳监测以及静态测试。PolarCamera-IR-640型热红外偏振相机能够实时获取场景沿原始偏振方向(0°、60°、120°)的红外图像,并提供单帧采集和连续采集功能,可对三个偏振方向的图像进行实时配准校正,对偏振Stokes进行实时计算并显示。试样材料为Q235碳素结构钢(GB/T 3075-2008),屈服值在235 MPa左右,含碳量适中,力学性能好,强度、塑性和焊接性能可以得到较好的配合,用途非常广泛。试验采用的Q235试样在疲劳试验机上测得其屈服载荷为35 kN。该试样由同一批次材料经激光切割加工所得,试样的几何尺寸见图3。
试样材料为Q235碳素结构钢(GB/T 3075-2008),屈服值在235 MPa左右,含碳量适中,力学性能好,强度、塑性和焊接性能可以得到较好的配合,用途非常广泛。试验采用的Q235试样在疲劳试验机上测得其屈服载荷为35 kN。该试样由同一批次材料经激光切割加工所得,试样的几何尺寸见图3。对材料试样所含成分进行分析(innov x-5000 荧光光谱仪),得到材料所含元素的质量分数如表1 所示。通过拉伸试验获得材料的屈服强度为300 MPa、抗拉强度为415 MPa。
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属低周疲劳过程热力学熵特征分析及寿命预测模型[J]. 朱达荣,徐德军,刘涛,汪方斌,储朱涛. 中国机械工程. 2019(16)
[2]红外偏振成像进展[J]. 赵永强,马位民,李磊磊. 飞控与探测. 2019(03)
[3]分时型长波红外高帧频偏振成像实验研究[J]. 张哲,刘欣悦,王建立,姚凯男,李天赐. 液晶与显示. 2019(05)
[4]分孔径红外偏振成像仪光学系统设计[J]. 王琪,梁静秋,梁中翥,吕金光,王维彪,秦余欣,王洪亮. 中国光学. 2018(01)
[5]低周疲劳过程金属表面热像特征提取及其熵分析[J]. 刘涛,吕盛坪,汪方斌,朱达荣,雷经发. 兵器材料科学与工程. 2018(01)
[6]基于黑体红外偏振特性的定量分析探索[J]. 陈伟力,武敬力,徐文斌,李军伟,王淑华,董雁冰,姚石磊. 红外与毫米波学报. 2017(06)
[7]基于能量耗散的Q235钢高周疲劳性能评估[J]. 樊俊铃. 机械工程学报. 2018(06)
[8]弥散介质遮蔽表面的红外成像测温方法[J]. 刘永翔,张健,杜永成. 激光与光电子学进展. 2016(09)
[9]基于偏振微面元理论的红外偏振特性研究[J]. 陈伟力,王淑华,金伟其,李军伟. 红外与毫米波学报. 2014(05)
[10]热红外自发辐射偏振特性分析以及验证实验[J]. 牛继勇,李范鸣,马利祥. 光电工程. 2014(02)
本文编号：3462994
【文章来源】：光学学报. 2020,40(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
疲劳损伤偏振热成像示意图
选取电液伺服疲劳试验机(长春机械院SDS-200)作为实验系统,采用红外偏振相机(PolarCamera-IR-640)进行偏振热像观测,采用3D 轮廓测量仪(基恩士VR-3000)对表面微观形貌进行观测。SDS-200疲劳试验机最大负荷为±200 kN,最大位移为±75 mm,可用于较大载荷疲劳监测以及静态测试。PolarCamera-IR-640型热红外偏振相机能够实时获取场景沿原始偏振方向(0°、60°、120°)的红外图像,并提供单帧采集和连续采集功能,可对三个偏振方向的图像进行实时配准校正,对偏振Stokes进行实时计算并显示。试样材料为Q235碳素结构钢(GB/T 3075-2008),屈服值在235 MPa左右,含碳量适中,力学性能好,强度、塑性和焊接性能可以得到较好的配合,用途非常广泛。试验采用的Q235试样在疲劳试验机上测得其屈服载荷为35 kN。该试样由同一批次材料经激光切割加工所得,试样的几何尺寸见图3。
试样材料为Q235碳素结构钢(GB/T 3075-2008),屈服值在235 MPa左右,含碳量适中,力学性能好,强度、塑性和焊接性能可以得到较好的配合,用途非常广泛。试验采用的Q235试样在疲劳试验机上测得其屈服载荷为35 kN。该试样由同一批次材料经激光切割加工所得,试样的几何尺寸见图3。对材料试样所含成分进行分析(innov x-5000 荧光光谱仪),得到材料所含元素的质量分数如表1 所示。通过拉伸试验获得材料的屈服强度为300 MPa、抗拉强度为415 MPa。
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属低周疲劳过程热力学熵特征分析及寿命预测模型[J]. 朱达荣,徐德军,刘涛,汪方斌,储朱涛. 中国机械工程. 2019(16)
[2]红外偏振成像进展[J]. 赵永强,马位民,李磊磊. 飞控与探测. 2019(03)
[3]分时型长波红外高帧频偏振成像实验研究[J]. 张哲,刘欣悦,王建立,姚凯男,李天赐. 液晶与显示. 2019(05)
[4]分孔径红外偏振成像仪光学系统设计[J]. 王琪,梁静秋,梁中翥,吕金光,王维彪,秦余欣,王洪亮. 中国光学. 2018(01)
[5]低周疲劳过程金属表面热像特征提取及其熵分析[J]. 刘涛,吕盛坪,汪方斌,朱达荣,雷经发. 兵器材料科学与工程. 2018(01)
[6]基于黑体红外偏振特性的定量分析探索[J]. 陈伟力,武敬力,徐文斌,李军伟,王淑华,董雁冰,姚石磊. 红外与毫米波学报. 2017(06)
[7]基于能量耗散的Q235钢高周疲劳性能评估[J]. 樊俊铃. 机械工程学报. 2018(06)
[8]弥散介质遮蔽表面的红外成像测温方法[J]. 刘永翔,张健,杜永成. 激光与光电子学进展. 2016(09)
[9]基于偏振微面元理论的红外偏振特性研究[J]. 陈伟力,王淑华,金伟其,李军伟. 红外与毫米波学报. 2014(05)
[10]热红外自发辐射偏振特性分析以及验证实验[J]. 牛继勇,李范鸣,马利祥. 光电工程. 2014(02)
本文编号：3462994
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