[发明专利]一种动态监测裂纹尖端应力强度因子的方法

权利要求书

1.一种利用有机力致发光材料监测裂纹尖端应力强度因子的方法，其特征在于包括以下步骤:

(1)选择有机力致发光材料作为材料，配制有机力致发光材料溶液；

(2)金属表面成膜：使用刷子将有机力致发光材料溶液均匀涂覆在金属表面，通过加热工具加热成膜；

(3)荧光强度标定：对涂有有机力致发光材料金属试样进行单轴拉伸试验，使用紫外光源作为激发光源照射试样上的涂层，通过荧光强度测量系统建立荧光强度和应力的关系曲线；分析像素的灰度值，利用像素灰度值表征荧光强度；

(4)单边缺口试样的拉伸实验：对涂覆有发光材料的单边缺口试样进行拉伸实验，同样使用紫外光源作为激发光源，实时记录不同载荷下的荧光图像；

(5)荧光图像的处理：通过选取变形过程中试样表面荧光特征点，通过特征点的拉伸平移提取出裂纹尖端2～10mm×2～10mm的区域作为分析区域，将选定区域的灰度值进行直方图分析及均衡化处理；再利用高斯滤波平滑图像，去高频，再用阈值处理0.015-0.05，确定光斑区域的概率范围；接下来对原图采用阈值分割参数0.04、噪声区域去除及裂纹区域的膨胀处理；最后对记录的原始图像进行相应的处理；获得裂纹尖端荧光区域的边界曲线，从而表征裂纹尖端的应力场；

(6)利用荧光图像计算应力强度因子：在图像处理后的获得的应力场上进行取点并获得该点荧光强度，通过标定的荧光强度和应力的关系曲线得到裂纹尖端应力场的值，进而通过基于偏应力准则得到的迭代公式求解出应力强度因子及T应力；

(7)与材料本身的应力强度因子极限Kc比较进行安全评定，当实测应力强度因子小于Kc时，结构安全。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是有机力致发光材料选用四硝基-四苯基乙烯材料，配制TPE-4N溶液浓度0.01～0.05g/mL；有机溶剂为氯仿。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是加热工具使用热风枪、加热炉或加热套；加热温度为80℃-300℃，加热时间1-30分钟。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是检测装置采用CCD照相系统或光谱仪。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是有机力致发光材料溶液预先制备避光保存，携带至被测机械部件的施工现场涂敷，利用热风枪或加热套工具加热成膜。