Экспериментальное исследование характеристик деформационного процесса на основе анализа изменения рельефа поверхности образцов

О.В. Семенова (Н. Новгород)

В работе предлагается экспериментальная методика исследования процессов пластического деформирования и разрушения конструкционных и природных материалов, развивающихся на разных масштабных уровнях. Методика включает в себя ряд необходимых шагов: подготовка образца, выбор исследуемой части поверхности, маркирование, нагружение и сканирование поверхности. Полученные данные о топографии поверхности после предварительной цифровой обработки являются исходными данными для численной процедуры определения смещений и деформаций участков исследуемой области поверхности. Численная процедура является уникальной частью методики и составляет ее основу, она состоит из нескольких взаимосвязанных этапов, решающих задачу идентификации системы, преобразующей рельеф до деформации в рельеф после деформации.

Для реализации численной процедуры разработаны специальные алгоритмы [1], использующие методы интерполяции, оптимизации и распознавания образов. Проведена серия натурных экспериментов по апробации разработанных алгоритмов [2]. В ходе проведения экспериментов с различными материалами (резина, олово, свинец, алюминий) выявлены преимущества предлагаемой методики по сравнению с существующими методами измерения смещений. Во-первых, она позволяет с субпиксельной точностью строить поля смещений, определять все компоненты тензора дисторсии (или производных смещения) на плоскости. Во-вторых, она не зависит от того, какая сканирующая аппаратура используется для получения топографических данных (эксперименты проводились с использованием оптико - телевизионной системы, спекл - интерферометрии и высокоразрешающего зондового микроскопа). В-третьих, нет необходимости нанесения специальных меток, искажающих поверхность, что существенно упрощает проведение эксперимента.

Разработанные алгоритмы могут стать основой для проектирования алгоритмического программного обеспечения для автоматизированной измерительной системы изучения процессов деформирования материалов.

 

1. Семенова О.В., Морозов О.А. Количественное оценивание неоднородных полей деформаций на основе методов многомерной оптимизации // Тезисы докладов 4-ой всероссийской конференции молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов», Томск, ИФПМ СО РАН, 26-30 ноября 2001г. С.61-62.

2. Семенова О. В. Методы расчета полей смещений и деформаций на основе анализа изменения рельефа поверхности. Дис. канд. физ.-мат. наук.-Н.Новгород: 2002, 144с.