[发明专利]随载下材料微观组织结构实时图像观测采集平台及方法

权利要求书

1.随载下材料微观组织结构实时图像观测采集平台，其特征在于：包括用于对材料进行加载并获取材料力学数据的加载装置、用于观测和拍摄材料微观组织结构图像的图像观测捕获装置、用于使图像观测捕获装置沿X向和／或Y向移动的XY双坐标微控移动装置以及用于对采集数据进行处理的PC机；所述图像观测捕获装置固定连接在XY双坐标微控移动装置上，所述XY双坐标微控移动装置的XY平面与材料待观测面平行布置，所述图像观测捕获装置和加载装置分别通过数据线与PC机连接。

2.根据权利要求1所述的随载下材料微观组织结构实时图像观测采集平台，其特征在于：所述加载装置包括万能材料试验机以及一组角度可调的多功能夹具，该组多功能夹具由两个多功能夹具组成，所述两个多功能夹具相互对称，并分别安装在万能材料试验机的上压头和下压盘处，所述万能材料试验机通过数据线与PC机连接。

3.根据权利要求1所述的随载下材料微观组织结构实时图像观测采集平台，其特征在于：所述图像观测捕获装置包括显微镜和数字CCD摄像机，所述显微镜的物镜端与材料的待观测面正对，目镜端与数字CCD摄像机镜头对接；所述数字CCD摄像机通过数据线与PC机连接。

4.根据权利要求1所述的随载下材料微观组织结构实时图像观测采集平台，其特征在于：所述XY双坐标微控移动装置包括X向螺旋测微器、X向触块、一组X向导轨、Y向螺旋测微器、Y向触块、一组Y向导轨、上层支架、下层支架、拉伸弹簧以及用于固定图像观测捕获装置的固定架，所述一组X向导轨由两条X向导轨组成，所述两条X向导轨相互对称，并分别固定在上层支架的上部边框和下部边框上，所述每条X向导轨上布置有一个X向滑块，所述X向滑块与固定架固定连接；所述一组Y向导轨由两条Y向导轨组成，所述两条Y向导轨相互对称，并分别固定在下层支架的左部边框和右部边框上，所述每条Y向导轨上布置有一个Y向滑块，所述上层支架通过Y向滑块与Y向导轨相连；所述X向螺旋测微器通过螺钉固定在上层支架的右部边框上，所述固定架的下层安装有螺钉，所述拉伸弹簧的一端与固定架下层安装的螺钉勾连，另一端与固定X向螺旋测微器的螺钉勾连，所述X向触块固定在固定架的侧方，所述X向螺旋测微器上的X向螺旋杆在拉伸弹簧的作用下与X向触块定位面相接触；所述Y向螺旋测微器通过螺钉固定在下层支架的下部横框上，所述Y向触块固定在上层支架的下部边框的侧方，所述Y向螺旋测微器上的Y向螺旋杆顶住依靠上层支架自重作用下的Y向触块定位面。

5.根据权利要求2所述的随载下材料微观组织结构实时图像观测采集平台，其特征在于：所述每个多功能夹具包括基板、左主夹板、右主夹板、左副夹板、右副夹板、左合页、右合页、左垫块及右垫块；所述左主夹板与右主夹板之间通过销轴铰接，形成一个角度可调的V型张口；所述左主夹板与左副夹板之间通过左合页相连，所述右主夹板与右副夹板之间通过右合页相连；所述左垫块安装在基板与左副夹板之间，所述基板、左副夹板和左垫块通过第一螺栓固定在一起；所述右垫块安装基板与右副夹板之间，所述基板、右副夹板和右垫块通过第二螺栓固定在一起。

6.随载下材料微观组织结构实时图像观测采集方法，其特征在于包括以下步骤：

1)根据材料大小，选取合适高度的垫块以调整两个多功能夹具的V型张口角度，将材料装夹在万能材料试验机下压盘处的多功能夹具上；

2)通过旋转X向螺旋测微器和／或Y向螺旋测微器来调节显微镜的位置，并调节显微镜物镜镜筒高度，使材料出现在显微镜视野；

3)开启万能材料试验机，设置加载参数，对材料实施加载，通过万能材料试验机传感器获取材料力学数据，同时控制数字CCD摄像机通过显微镜关联捕获材料微观组织结构图像；

4)通过数据线将采集到的材料力学数据和微观组织结构图像传输至PC机显示并存储；

5)跟踪万能材料试验机采集的随载材料力学数据，在载荷突变时，自动识别应力突变点，并在该时刻触发摄像机捕获材料微观组织结构瞬时图像；

6)在PC机中对各关键点对应的微观组织结构瞬时图像进行分析，包含图像预处理、图像特征识别提取和参数测量分析；

7)利用宏观微观耦合分析方法，建立随载下材料损伤模型。