Разработка и реализация алгоритмов метода фотометрического анализа изображений структуры материалов

• Автор: Мурат, Дмитрий Павлович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Описание исследуемой проблемы и постановка задачи

1.1. Описание предметной области и краткое перечисление текущих методов испытаний конструкционных материалов

1.2. Существующие методы изучения структуры материалов

1.3. Положение дел в области изучения процессов деформирования, упрочнения и разрушения материалов

1.4. Развитие и применение новых методов изучения структурного состояния материалов

1.5. Определение и анализ значений параметров напряженнодеформированного состояния материалов.
1.6. Существующие программные продукты, используемые для решения задач прочности материалов

1.7. Постановка задачи диссертационной работы.

2. Разработка алгоритмов и процедур

2.1. Предварительный структурный анализ изображений поверхности образца материала.
2.2. Анализ эффектов группирования точек поверхности
2.3. Анализ эффекта смежной избирательности.
2.4. Алгоритм построения кривой усталости для конструкционных материалов
2.5. Алгоритм расчета пластических деформаций в материале металлоконструкций
2.6. Алгоритм расчета локальных остаточных напряжений в материале металлоконструкций
2.7. Алгоритм расчета главных действующих напряжений в материале металлоконструкций.
3. Описание программноаппаратного комплекса
3.1. Общее описание комплекса.
3.2. Аппаратная часть комплекса.
3.3. Программная часть комплекса
3.3.1. Спектральные гистограммы.
3.3.2. Изображения поверхности фрагментов.
3.3.3. Ключевые настройки программного комплекса
3.3.4. Блок сканирующих модулей.
3.3.5. Изучение яркости вдоль заданных направлений
3.3.6. Построение кривой усталости.
3.3.7. Получение матриц деформаций и напряжений.
4. Результаты применения описанных алгоритмов и процедур
4.1. Результаты оценки эффекта группирования точек
4.2. Результаты применения разработанных процедур и алгоритмов для анализа образцов стали КП
4.3. Выбор подходящих параметров образцов материала
4.4. Статистическая проверка достоверности прогнозирования кривой усталости по данным фотометрического анализа.
4.5. Результаты анализа локального напряженнодеформированного состояния материала
4.6. Сравнение результатов предложенного метода анализа локального напряженнодеформированное состояния с результатами методов сходной
направленности.
Заключение.
Список литературы


Дислокации - это дефекты кристаллических материалов, представляющие собой линии, вдоль и вблизи которых нарушено характерное для кристалла правильное расположение атомных плоскостей. Элементарные акты скольжения, взаимодействия и объединения дислокаций, развивающиеся в объеме деформируемого материала, имеют внешние проявления. Например, выход дислокации на поверхность кристалла приводит к образованию на ней моноатомной ступеньки, объединение плоского скопления дислокаций одного знака приводит к образованию микрогрещины, коалис-ценция (слияние) вакансий приводит к образованию вакансионного кластера или поры в структуре кристаллического тела и т. В.настоящее время результаты структурных исследований материала методами световой металлографии, просвечивающей и растровой электронной микроскопии, рентгенографии, электронографии, нейтронографии используются для вербального описания его структурного состояния, определения кристаллической структуры, фазового состава и оценки его отдельных структурных параметров после различных видов технологических обработок. При использовании метода световой металлографии происходит визуальное наблюдение микроструктуры непрозрачных объектов с помощью специального металлографического (светового) микроскопа. В этом типе микроскопа свет попадает на поверхность исследуемого образца, и после отражения попадает в объектив и в дальнейшем — в окуляр микроскопа. Чтобы поверхность образца хорошо отражала свет и выявляла структуру материала, ее необходимо отполировать до зеркального состояния, а затем протравить специальными тра-вителями. Полученное изображение можно сфотографировать через окуляр микроскопа и дальше анализировать. Применение данного метода позволяет, например, строить кривые распределения по размерам частиц различных структурных составляющих исследуемого материала. Электронная микроскопия - это ряд методов исследования образцов, основанный на применении электронных микроскопов. Использование этих методов позволяет изучать микроструктуру тел, их локальный состав и локализованные на поверхностях или в микрообъёмах тел электрические и магнитные поля. В основном, методы электронной микроскопии применяются при изучении твердых тел. В просвечивающих электронных микроскопах тонкопленочный объект просвечивается пучком ускоренных электронов. При столкновении с атомами исследуемого образца электроны рассеиваются и поглощаются, из-за чего на экране конечного изображения, расположенного под образцом, формируется дифракционное изображение объекта исследования. Растровые электронные микроскопы (рис. Формирование изображения осуществляется путём сканирования поверхности исследуемого объекга с помощью зонда и регистрации сигналов, возникающих в результате взаимодействия электронов с объектом. Использование растровых электронных микроскопов позволяет изучать поверхности объектов с сильно развитым рельефом, например, изломы. В настоящее время основными методами изучения кристаллической структуры материалов являются дифракционные методы структурного анализа. К ним относятся рентгенография, электронография и нейтронография. Эти методы имеют общую физическую основу, которая состоит в изучении кристаллической структуры материалов по картинам рассеяния рентгеновских фотонов (рентгенография), нейтронов (нейтронография) или электронов (электронография) на мишенях из исследуемого материала. Рентгенография или рентгеноструктурный анализ - является в текущий момент самым распространенным методом определения структуры вещества в силу его простоты и относительной дешевизны. В основе данного метода лежит явление дифракции рентгеновских лучей на трехмерной кристаллической решетке. Наиболее успешно данный метод позволяет определять атомную структуру кристаллических тел, включающую в себя пространственную группу элементарной ячейки, ее размеры и форму, а также группу симметрии кристалла. Это связано со строгой периодичностью строения кристаллов, которые фактически представляют собой естественную дифракционную решётку для рентгеновских лучей.