基于高分辨率CT成像的疲勞裂紋擴展行為研究.pdf

1、2A50鋁合金由于其塑性好、強度高，因此在航空工業(yè)中得到了大量的應用。飛機結構在飛行過程中受彎曲載荷作用易產生疲勞裂紋，對飛機安全飛行帶來嚴重威脅。裂紋信息的確定是裂紋擴展分析的前提，而裂紋擴展具有典型的三維特征，常規(guī)無損檢測方法無法獲取裂紋的三維信息。
　　因此，本文以2A50鍛鋁材料作為研究對象，提出采用高分辨率CT研究彎曲載荷作用下材料三維裂紋擴展行為和損傷表征。通過2A50鍛鋁三點彎曲試驗得到不同裂紋擴展階段的疲勞試樣，通

2、過掃描電鏡分析表面裂紋擴展信息。利用高分辨率顯微CT對疲勞試樣進行掃描與重建獲取不同階段的裂紋擴展CT演化圖像。對不同擴展階段裂紋CT演化圖像進行了圖像配準，根據配準圖像對不同疲勞擴展階段二維CT裂紋圖像進行了對比分析。利用區(qū)域提取法成功提取裂紋特征，并通過三維可視化方法獲得裂紋三維形態(tài)。利用液態(tài)鎵滲入到裂紋體內，提高了裂紋圖像對比度，得到了增強顯示的裂紋CT圖像，通過三維可視化獲得了液態(tài)鎵的三維分布。將4個疲勞階段裂紋圖像投影在二維平

3、面上，通過計算平面上裂紋前沿裂紋長度研究二維平面上裂紋擴展特性。提出了一種單像素厚度的裂紋擴展曲面提取算法，可用于提取裂紋體的中曲面，將4個疲勞階段裂紋投影到該中曲面上獲得了單像素厚度裂紋擴展曲面增量圖形，根據單像素厚度裂紋擴展曲面分析了裂紋擴展長度和裂紋擴展速率，并計算得到單像素厚度裂紋擴展曲面的表面粗糙度為2.2206個像素點，可用于反映裂紋在厚度方向上擴展的劇烈程度。提出了裂紋擴展危度因子計算模型，計算得到當前危險度因子為0.25