1.一种基于表面显微形貌特征图像分析的材料剩余寿命评估方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
(1)用试样进行控制应变幅疲劳试验直至破坏,确定对应于不同应变幅试验的疲劳平均总寿命Nf,为了降低随机误差影响,每个应变幅下的试验采用3个试样测试疲劳寿命,并取其均值作为该应变幅试验的疲劳平均总寿命Nf;
(2)进行N/Nf=预疲劳循环数/疲劳平均总寿命的预疲劳试验,N/Nf代表试样预疲劳试验消耗的相对寿命;
(3)将经历不同预疲劳的试样进行单轴拉伸破坏试验使得预疲劳试样中观测不到的疲劳损伤显现出来,试验段的拉伸速率为0.01mm/s;
(4)利用光学显微镜放大100倍观察试样表面,在100倍的视域下,从断口处往端部移动,将第一个较为平整的视域为基点,转动试件周向360度拍摄一周;
(5)利用专用图像分析程序对图像进行处理,然后统计分析表面“单位裂痕面积”;其中,统计分析表面裂痕面积,图像中黑色区域面积为裂痕面积,图像的尺寸用像素作为计量单位表征,采用图像中“黑色区域面积/图像总面积=单位裂痕面积”对材料表面的显微形貌进行定量描述;
(6)以单位裂痕面积度量材料的疲劳损伤程度,建立单位裂痕面积和剩余寿命之间非线性的映射,得出评估材料剩余寿命的方法;
用不同应变幅下经历不同循环后的金属光滑圆棒试样进行单轴拉伸试验,使得经历不同循环试样中不可见疲劳损伤显现出来,从而在拉伸颈缩附近区域观测到表面粗糙度变化和不同程度的分布裂痕,对其进行图像和统计分析,得出材料疲劳累积损伤的定量描述,并且建立表征损伤参量和剩余寿命之间的联系;上述试样为金属光滑圆棒试样。
2.根据权利要求1所述的基于表面显微形貌特征图像分析的材料剩余寿命评估方法,其特征在于,步骤(1)所述用试样进行控制应变幅疲劳试验的应变幅分别为0.003、0.004、
0.005、0.008和0.01。
3.根据权利要求1所述的基于表面显微形貌特征图像分析的材料剩余寿命评估方法,其特征在于,步骤(2)所述试样预疲劳试验消耗的相对寿命分别为33.3%、50%和75%。