試驗機拉伸力加載圖像采集分析截面分析金相顯微鏡
系統組成包括壓印試件、材料力學性能試驗裝置、電子顯微鏡
以及圖像采集分析系統等。利用壓印接頭裂紋出現前后圖像裂紋區
灰度值突變這一特征進行裂紋的自動識別，其主要步驟包括：拍攝
壓印接頭形變區域圖像，針對所拍攝的圖像，沿著垂直于壓印接頭
拉伸時材料截面開裂方向取多條路徑，通過平滑處理、邊緣檢測等
算子來識別壓印接頭的裂紋。圖像采集系統中選用可移動式電子顯
微鏡作為壓印接頭裂紋檢測圖像觀測設備，可移動式電子顯微鏡可
以具有USB接口功能，通過USB接口將可移動式電子顯微鏡與計算機
相連，可移動式電子顯微鏡的放大倍數在200倍以上；將多臺可移
動式電子顯微鏡的鏡頭對準壓印接頭裂紋待識別的各個區域；材料
力學性能試驗機拉伸力加載過程中，通過電子顯微鏡和數據采集卡
采集壓印接頭裂紋待識別各個區域的圖像。裂紋識別
在進行壓印接頭計算機圖像分析處理系統中，裂紋形態的自動
識別方法主要包括如下幾個步驟：
(1)對實時采集到的單幅圖像進行圖像格式轉換，將其圖像轉
換為灰度圖，圖像數據類型可以轉換為8位整型，即光強在0～255
之間。
(2)在轉換后的灰度圖上，沿著垂直于壓印接頭拉伸過程中的
開裂方向取m條路徑，
裂紋擴展研究
在試件夾持并拉伸一段時間后停止試驗，然后對壓印接頭端面
試樣進行機械拋光，在顯微鏡上觀察裂紋并拍照。為壓印接頭頸部
位置放大50倍的照片。可以觀察到在壓印接頭上、下板接觸的頸部
區域出現大量細小裂紋，但還未匯集成具有一定長度的裂紋。整個
壓印連接過程一般不產生裂紋，但是給接頭施加一定的載荷后，頸
部應力增大，隨著載荷的增加裂紋萌生，較后當裂紋擴展到一定的
程度時，構件的有效承載面承受不了此時的載荷進而斷裂。
構件失效過程裂紋的自動識別
壓印接頭力學加載過程中裂紋的出現通常需要人工肉眼直接判
斷，然而由于試件早期裂紋尺寸較小，肉眼很難進行判斷，無法準
確即時判斷出壓印接頭裂紋的形成，也不能對整個裂紋擴展的形態
特征進行記錄，無法將壓印試件受載過程中力一位移曲線與裂紋形
態和變化過程對應。雖然材料力學性能試驗過程中裂紋的檢測可以
選用試驗通用的引伸計或應變片來獲取裂紋擴展的相關信息，但是
當試件受載過程中出現較大尺寸的裂紋，或者當循環載荷次數較大
時，會造成引仲計、應變片的損害。經研究發現．壓印接頭受載情
況下，裂紋出現前后圖像局部灰度值會有突變。裂紋出現前圖像整
體灰度值變化不大，當裂紋出現時，圖像裂紋區相比其他區域灰度
值明顯降低，因此可以利用壓印接頭裂紋出現前后圖像裂紋區灰度
值突變這一特征進行裂紋的自動識別。
