基于體視學(xué)的材料微孔洞三維重建及疲勞壽命預(yù)測(cè).pdf

1、鑄造鋁合金因質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高和成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在澆鑄過(guò)程中不可避免會(huì)產(chǎn)生微孔洞等缺陷，而材料的疲勞裂紋極易在微孔洞處萌生，特別是其表面或近表面區(qū)域的微孔洞。為了較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)材料的疲勞壽命，需要得到材料中微孔洞的三維分布情況。
　　本文采用金相實(shí)驗(yàn)技術(shù)，獲得鑄造Al-Zn713試件表面的微孔洞斷面圖像，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)得到微孔洞斷面數(shù)量和面積等信息，并提出使用等效半徑來(lái)表征微孔洞的尺寸。為確定實(shí)驗(yàn)試件的最少數(shù)

2、量：研究了微孔洞最大及最小等效半徑隨試件數(shù)量的變化情況；并利用統(tǒng)計(jì)學(xué)中樣本均值和樣本方差對(duì)試件中微孔洞等效半徑進(jìn)行分析。
　　本文提出采用核密度估計(jì)法取代傳統(tǒng)直方圖法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而避免了體視學(xué)三維重建過(guò)程中出現(xiàn)微孔洞尺寸在某一范圍內(nèi)的數(shù)量為負(fù)數(shù)的情況，并且可以得到光滑連續(xù)的分布曲線。研究了核估計(jì)的核函數(shù)和帶寬對(duì)本文材料中微孔洞二維尺寸分布的影響。并提出在三維重建過(guò)程中使用逆體視學(xué)迭代法，提高了三維重建精度。分析了分組數(shù)量

3、和試件數(shù)量對(duì)體視學(xué)三維重建結(jié)果的影響。統(tǒng)計(jì)表明，鑄造Al-Zn713合金中微孔洞三維尺寸遵從2參數(shù)的lognormal分布。為驗(yàn)證核估計(jì)法和體視學(xué)法三維重建的可靠性，虛擬產(chǎn)生一個(gè)含重構(gòu)微孔洞三維尺寸分布信息的物體，并對(duì)其進(jìn)行大量隨機(jī)截面，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，微孔洞斷面尺寸分布與金相實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠很好吻合。
　　分析了材料中易萌生疲勞裂紋的微孔洞，建立含微孔洞缺陷的材料模型，并進(jìn)行有限元分析。結(jié)合修正后的Coffin-Manson公式，建立了孔