Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Định lượng Biến dạng Bề mặt Ba chiều sử dụng Phương pháp Tương quan Hình ảnh Kỹ thuật số Toàn cầu
Tóm tắt
Một phương pháp mới được trình bày để định lượng thực nghiệm các tiến trình phát triển của các đặc trưng bề mặt. Sự phát triển của một đặc trưng bề mặt được định lượng dựa trên sự dịch chuyển bề mặt trong mặt phẳng và ngoài mặt phẳng, sử dụng quy trình Tương quan Hình ảnh Kỹ thuật số Toàn cầu dựa trên Phương pháp Phân tích Phần tử Hữu hạn. Phương pháp được trình bày được áp dụng cho một nghiên cứu trường hợp, cụ thể là sự gồ ghề bề mặt do biến dạng trong quá trình kéo căng tấm kim loại. Độ gồ ghề bề mặt đã được đo đạc tại chỗ bằng một bộ quang phổ hình ảnh lập thể. Phương pháp Tương quan Hình ảnh Kỹ thuật số Toàn cầu với các phần tử hữu hạn hình tam giác tuyến tính được áp dụng để theo dõi chuyển động vật liệu ba chiều từ các đặc trưng chiều cao đo được. Các trường dịch chuyển được trích xuất cho thấy động học toàn bộ đi kèm với cơ chế gồ ghề. Các sai lệch cục bộ So với các dịch chuyển toàn cầu (trung bình) là kết quả của việc hình thành, phát triển và kéo dài các đỉnh và thung lũng trên bề mặt. Phương pháp được trình bày cho phép một nghiên cứu định lượng toàn bộ về sự tiến hóa chiều cao bề mặt, tức là dưới dạng các dịch chuyển bề mặt được theo dõi thay vì các giá trị chiều cao trung bình như Khuynh hướng Trung bình Căn bậc hai hoặc các kỹ thuật tương quan chiều cao-chiều cao. Tuy nhiên, kỹ thuật này yêu cầu rằng một đặc trưng bề mặt ban đầu, tức là độ tương phản, phải có mặt và sự thay đổi độ tương phản giữa hai phép đo là tối thiểu.
Từ khóa
#định lượng biến dạng bề mặt #bề mặt ba chiều #tương quan hình ảnh #phần tử hữu hạn #gồ ghề bề mặt #kim loại kéo căngTài liệu tham khảo
Man J, Obrtlík K, Polák J (2003) Study of surface relief evolution in fatigued 316L austenitic stainless steel by AFM. Mater Sci Eng A 351(1–2):123–132
Polák J, Man J, Vystavӗl T, Petrenec M (2009) The shape of extrusions and intrusions and initiation of stage I fatigue cracks. Mater Sci Eng A 517(1–2):204–211
Clarisse L, Bataille A, Pennec Y, Crampon J, Duclos R (1999) Investigation of grain boundary sliding during superplastic deformation of a fine-grained alumina by atomic force microscopy. Ceram Int 25(4):389–394
Raabe D, Sachtleber M, Weiland H, Scheele G, Zhao Z (2003) Grain-scale micromechanics of polycrystal surfaces during plastic straining. Acta Mater 51:1539–1560
Sachtleber M, Raabe D, Weiland H (2004) Surface roughening and color changes of coated aluminum sheets during plastic straining. J Mater Process Technol 148(1):68–76
Thomas TR (1972) Computer simulation of wear. Wear 22(1):83–90
van der Aa HCE, van der Aa MAH, Schreurs PJG, Baaijens FPT, van Veenen WJ (2000) An experimental and numerical study of the wall ironing process of polymer coated sheet metal. Mech Mater 32:423–443
Boelen B, den Hartog H, van der Weijde H (2004) Product performance of polymer coated packaging steel, study of the mechanism of defect growth in cans. Prog Org Coat 50:40–46
van den Bosch MJ, Schreurs PJG, Geers MGD, van Maris MPFHL (2008) Interfacial characterization of pre-strained polymer coated steel by a numerical-experimental approach. Mech Mater 40:302–317
Fedorov AV, van Tijum R, Vellinga WP, De Hosson JTM (2007) Degradation and recovery of adhesion properties of deformed metal-polymer interfaces studied by laser induced delamination. Prog Org Coat 58:180–186
van den Bosch MJ, Schreurs PJG, Geers MGD (2008) Identification and characterization of delamination in polymer coated metal sheet. J Mech Phys Solids 56:3259–3276
Schwerdtfeger J, Nadgorny E, Koutsos V, Blackford JR, Zaiser M (2010) Statistical heterogeneity of plastic deformation: an investigation based on surface profilometry. Acta Mater 58(14): 4859–4870
van Tijum R, Vellinga WP, De Hosson JTM (2007) Adhesion along metal-polymer interfaces during plastic deformation. J Mater Sci 42:3529–3536
Hild F, Roux SG (2006) Digital image correlation: from displacement measurement to identification of elastic properties - a review. Strain 42(2):69–80
Bartali AE, Aubin V, Degallaix S (2009) Surface observation and measurement techniques to study the fatigue damage micromechanisms in a duplex stainless steel. Int J Fatigue 31:2049–2055
Pan B, Qian K, Xie H, Asundi A (2009) Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review. Meas Sci Technol 20:062001
Sutton MA, Orteu J-J, Schreier H (2009) Image correlation for shape, motion and deformation measurements: basic concepts, theory and applications. Springer, New York
Tasan CC, Hoefnagels JPM, Geers MGD (2010) Microstructural banding effects clarified through micrographic digital image correlation. Scripta Mater 62(11):835–838
Uchida M, Tada N (2011) Sequential evaluation of continuous deformation field of semi-crystalline polymers during tensile deformation accompanied by neck propagation. Int J Plasticity 27:2085–2102
Hild F, Roux SG (2012) Comparison of local and global approaches to digital image correlation. Exp Mech 52(9):1503–1519
Bay BK, Smith TS, Fyhrie DP, Saad M (1999) Digital volume correlation: three-dimensional strain mapping using X-ray tomography. Exp Mech 39:217–226
Vendroux G, Knauss WG (1998) Submicron deformation field measurements: part 2. Improved digital image correlation. Exp Mech 38:86–92
Knauss WG, Chasiotis L, Huang Y (2003) Mechanical measurements at the micron and nanometer scales. Mech Mater 35:217–231
Han K, Ciccotti M, Roux SG (2010) Measuring nanoscale stress intensity factors with an atomic force microscope. Europhys Lett 89(6):66003
Besnard G, Hild F, Roux SG (2006) Finite-element displacement fields analysis from digital images: application to Portevin-Le Châtelier bands. Exp Mech 46(6):789–803
Gao Z, Wang Y, Gioia G, Cuitiño AM (2002) A global approach for digital speckle correlation. In: Proceedings SEM Annual Conference
Leclerc H, Périé JN, Roux SG, Hild F (2009) Integrated digital image correlation for the identification of mechanical properties. In: Gagalowicz A, Philips W (eds) MIRAGE 2009. LNCS, vol 5496. Springer, Berlin, pp 161–171
Tang Z, Liang J, Xiao Z, Guo C (2012) Large deformation measurement scheme for 3D digital image correlation method. Opt Laser Eng 50:122–130