基于體視學的材料微孔洞三維重建及疲勞壽命預測.pdf

1、鑄造鋁合金因質(zhì)量輕、比強度高和成本低等優(yōu)點，被廣泛應用于各個領域。在澆鑄過程中不可避免會產(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。為了較準確的預測材料的疲勞壽命，需要得到材料中微孔洞的三維分布情況。
　　本文采用金相實驗技術(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表征微孔洞的尺寸。為確定實驗試件的最少數(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)計學中樣本均值和樣本方差對試件中微孔洞等效半徑進行分析。
　　本文提出采用核密度估計法取代傳統(tǒng)直方圖法對實驗數(shù)據(jù)進行處理，從而避免了體視學三維重建過程中出現(xiàn)微孔洞尺寸在某一范圍內(nèi)的數(shù)量為負數(shù)的情況，并且可以得到光滑連續(xù)的分布曲線。研究了核估計的核函數(shù)和帶寬對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程中使用逆體視學迭代法，提高了三維重建精度。分析了分組數(shù)量

3、和試件數(shù)量對體視學三維重建結(jié)果的影響。統(tǒng)計表明，鑄造Al-Zn713合金中微孔洞三維尺寸遵從2參數(shù)的lognormal分布。為驗證核估計法和體視學法三維重建的可靠性，虛擬產(chǎn)生一個含重構(gòu)微孔洞三維尺寸分布信息的物體，并對其進行大量隨機截面，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，微孔洞斷面尺寸分布與金相實驗結(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，并進行有限元分析。結(jié)合修正后的Coffin-Manson公式，建立了孔