[发明专利]高精度散斑及其制备优化和应变测量方法

说明书

本申请公开了一种高精度散斑及其制备优化和应变测量方法，制备与优化方法包括以下步骤：确定与试样适配的散斑尺寸，并选取所述尺寸的含散斑的纳米金‑水溶液；将试样加工至与所述散斑尺寸适配的试样尺寸，并对所述试样的表面进行预处理；经由所述含散斑的纳米金‑水溶液获得含散斑的纳米金‑乙醇溶液；将含散斑的纳米金‑乙醇溶液滴涂在所述试样的表面，并蒸发乙醇溶液；待所述试样的表面乙醇溶液蒸发后，重复上一步，直至获得恰当的散斑分布密度，制备获得高精度散斑。本申请通过优化方法，可以高效的提升散斑图像质量，获得高精度的材料表面应变场分布云图。

技术领域

本申请涉及数字图像相关法应变表征技术领域，具体涉及一种高精度散斑及其制备优化和应变测量方法。

背景技术

工程设备及其构件在使用过程中会发生各种形式的失效，其中疲劳断裂是金属构件断裂的主要形式之一，研究金属材料疲劳断裂的机理可以帮助极大地降低生产实际中事故发生率，提高材料性能，保障人类生命财产安全。金属材料在受到拉伸载荷的作用时，其裂纹尖端附近会发生塑性变形并形成塑性区，研究裂纹的塑性变形对于研究材料所受到的损伤以及断裂具有重要意义。数字图像相关法以其无接触、全场测量的优势在用于裂尖附近应变场表征上具有巨大潜力。

数字图像相关法是一种基于灰度特征的图像匹配方法，试样表面的灰度特征称为散斑。近年来高精度数字图像相关法成为了实验力学领域中常用的光学测量方法，其精准测量材料的局部应变对于了解微观组织在材料变形过程中所起到的作用非常重要。

散斑作为物体形变信息的重要载体，因此，散斑优质与否对于测量结果的精度有很大的影响，因此亟待一种高质量的散斑既同时满足对比度、随机性和各向异性三个条件，又可以高精度地表征疲劳裂纹裂尖应变场。

发明内容

本申请实施例提供一种高精度散斑及其制备优化方法，克服现有技术中散斑质量以及精度较低，无法高精度地表征疲劳裂纹裂尖应变场的技术问题及缺陷，配合数字图像技术实现进一步精度优化。

本申请实施例的另一目的在于提供一种高精度散斑。

本申请实施例的又一目的在于提供基于上述高精度散斑的应变测量方法。

第一方面，本申请实施例提供一种高精度散斑制备与优化方法，包括以下步骤：

确定与试样适配的散斑尺寸，并选取所述尺寸的含散斑的纳米金-水溶液；

将试样加工至与所述散斑尺寸适配的试样尺寸，并对所述试样的表面进行预处理；

经由所述含散斑的纳米金-水溶液获得含散斑的纳米金-乙醇溶液；

将含散斑的纳米金-乙醇溶液滴涂在所述试样的表面，并蒸发乙醇溶液；

待所述试样的表面乙醇溶液蒸发后，重复上一步，直至获得恰当的散斑分布密度，制备获得高精度散斑。

可选的，在本申请的一些实施例中，确定与试样适配的散斑尺寸的方法如下：

建立散斑分布密度公式式中：

ρ为散斑分布密度；

n为子集中包含的散斑数量；

d为散斑当量直径；

M为电镜拍摄照片的放大倍数；

s为子集边长。

可选的，在本申请的一些实施例中，获得含散斑的纳米金-乙醇溶液的方法如下：取适量含散斑的纳米金-水溶液，离心分离，移除上部的水溶液，往底部沉淀的纳米金中加入无水乙醇。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述离心分离的参数为

6000-9000r/min的转速离心2-8min。