合金疲勞斷口的微觀三維形貌的檢測與表征.pdf

1、在現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中，疲勞破壞導(dǎo)致了絕大多數(shù)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞。通過分析疲勞斷口可以知道斷裂的原因與疲勞斷裂機(jī)理。在定性上對疲勞斷口分析有很多，但定量分析由于技術(shù)和設(shè)備上的限制還少人問津。特別是在眾多表面微觀三維形貌的測量方法當(dāng)中，我們采用的掃描白光干涉法的技術(shù)特點(diǎn)是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、精度達(dá)納米級別、無損檢測、成本低、檢測速度快。
　　對于待測面來說，表面任意兩點(diǎn)的數(shù)據(jù)之間是不相關(guān)的，也就是說待測面上任一點(diǎn)數(shù)據(jù)處理的速度快慢、結(jié)果好壞

2、、處理的順序?qū)ζ渌郎y點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理是沒有任何影響的。因?yàn)橛?jì)算并行數(shù)據(jù)所體現(xiàn)出來的高效率與低成本的高性能使得GPU非常適合用于解決可表示為數(shù)據(jù)并行計(jì)算的問題。
　　本文采用掃描白光干涉檢測系統(tǒng)對30CrMnSiNi2A合金疲勞斷口表面進(jìn)行檢測，得到待測面的干涉圖序列，利用改進(jìn)的空間頻域算法計(jì)算出待測面的高度，繪制出待測面的微觀三維形貌。另外，利用白光干涉數(shù)據(jù)像素之間的無關(guān)性特點(diǎn),引入基于GPGPU的全并行干涉處理數(shù)據(jù)方法，對白光干涉

3、測量過程中產(chǎn)生的海量干涉數(shù)據(jù)進(jìn)行并行優(yōu)化處理。最后根據(jù)獲得的30CrMnSiNi2A合金疲勞斷口的表面形貌三維數(shù)據(jù)，采用了幅度參數(shù)法和功率譜密度法對其表面微觀形貌進(jìn)行了表征。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：系統(tǒng)總體橫向分辨率為1.18μm,縱向分辨率達(dá)10nm，掃描行程可達(dá)120μm。采用GPGPU并行算法能把程序的運(yùn)行速度提高一個(gè)數(shù)量級以上。30CrMnSiNi2A合金疲勞斷口詳細(xì)的微觀三維形貌數(shù)據(jù)能為建立和擴(kuò)充失效疲勞斷口表面微觀形貌表征