[发明专利]一种材料力学特性细观尺度实验方法

摘要

本发明提供一种材料力学特性细观尺度实验方法，该方法采用了一种材料力学特性细观尺度实验装置，包括以下步骤：S1、将装置中支撑杆上的屏罩滑动至与试样和压力传感器接触；S2、通过装置中线性可变差动变压器对屏罩进行控制，让屏罩对铜罩内的试样施加设定的应力载荷；S3、通过参数优化对环境扫描电镜记录的数字图像进行降噪处理；S4、基于数字图像技术的应变场测量：对试样在加载变形前后分别采集获得数字图像，对变形前的图像进行网格划分，得到一组相关分析子集，基于灰度值分布，在变形后的图像中对相关分析子集进行对应定位获得坐标，计算得到应变场。本发明通过应变场测量定量分析材料在耦合场作用下的变形、损伤及破坏过程中微结构变化。

主权项

1.一种材料力学特性细观尺度实验方法，其特征在于，该实验方法采用了一种材料力学特性细观尺度试验装置，所述材料力学特性细观尺度试验装置包括环境扫描电镜(1)、单轴压缩力学加载仪(2)、冷却台(3)、试样(4)和单轴压缩力学加载仪控制终端(5)；其中，所述环境扫描电镜(1)的内部设有空腔，所述单轴压缩力学加载仪(2)设于空腔内并与腔体大小相匹配；所述单轴压缩力学加载仪(2)包括线性可变差动变压器、螺旋杆(21)、底座(22)以及设置于底座(22)两端的第一侧壁(23)和第二侧壁(24)，所述第一侧壁(23)和第二侧壁(24)相对配置并与底座(22)一体成型，所述第一侧壁(23)和第二侧壁(24)的相对内壁上设有支撑杆(25)，所述支撑杆(25)上滑动套设有屏罩(26)，所述螺旋杆(21)的一端与线性可变差动变压器连接，另一端与所述屏罩(26)的右端连接，所述屏罩(26)的左端固定连接有第一圆柱体垫块(27)，所述第一侧壁(23)的内壁设有压力传感器(28)，所述压力传感器(28)的右端固定连接有第二圆柱体垫块(29)；所述冷却台(3)固定设置于单轴压缩力学加载仪(2)的底座(22)上，所述试样(4)由左右中空的铜罩(6)包裹并固定于冷却台(3)的表面上，所述试样(4)的右端可与第一圆柱体垫块(27)接触，所述试样(4)的左端与第二圆柱体垫块(29)接触，所述铜罩(6)朝向环境扫描电镜(1)的顶部开设有通孔(61)，所述通孔(61)用于设置在环境扫描电镜(1)顶部的物镜(11)进行观测；所述环境扫描电镜(1)包括水蒸汽产生控制系统和数据插座，所述水蒸汽产生控制系统用于产生水蒸汽并控制环境扫描电镜腔内的水蒸汽压，所述数据插座用于连接环境扫描电镜腔内的单轴压缩力学加载仪(2)和腔外的单轴压缩力学加载仪控制终端(5)；该方法包括如下步骤：S1、将所述支撑杆(25)上的屏罩(26)进行滑动，滑动至使所述屏罩(26)左端的第一圆柱体垫块(27)与所述试样(4)的右端接触，且所述试样(4)的左端通过第二圆柱体垫块(29)与压力传感器(28)接触；S2、通过所述线性可变差动变压器控制螺旋杆(21)伸长推动屏罩(26)向左运动，让所述屏罩(26)对铜罩(6)内的试样(4)施加设定的应力载荷，并通过所述压力传感器(28)对施加的应力大小进行检测；S3、通过参数优化对环境扫描电镜(1)记录的数字图像进行降噪处理：对试样连续取得两张环境扫描电镜图像，对两张图像进行减法运算，得到图像噪声值，对图像中所有像素的噪声值进行统计分析，得到噪声值方差，作为描述图像噪声的特征参数，以该噪声特征参数为目标函数，对环境扫描电镜图像包括光点大小、物距、扫描时间在内的照相参数进行优化，最后得到低噪声的数字图像；S4、基于数字图像技术的应变场测量：对所述试样(4)在加载变形前、后分别采集获得数字图像，对变形前的图像进行网格划分，得到一组相关分析子集；基于灰度值分布，在变形后的图像中对相关分析子集进行对应、定位，获得坐标，计算得到相关分析子集的位移场，进而计算得到其应变场。