АНАЛИЗ ДЕФОРМАЦИОННОГО ПОВЕДЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИНДЕНТИРОВАНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Аннотация
Сочетание индентирования с получением высококачественных изображений тестируемого образца было применено для получения новых данных о деформационных процессах в материале за счет внедрения метода цифровой обработки серии последовательных изображений. В данной работе проводился анализ остаточных отпечатков, возникающих в материале после вдавливания алмазной пирамиды типа Виккерса. Было проведено исследование деформационного поведения образца стали марки 40X2H2MA с графитовыми включениями и сплава алюминия, модифицированного фуллереном. Испытания проводились на приборе НаноСкан-HV, наблюдение велось в режиме темного поля, выбранном для повышения контрастности изображения. Схема испытаний соответствовала ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007, полученные изображения отпечатков анализировались в программе, реализованной на языке Python. Были построены карты поля смещений, также рассчитаны зависимости остаточного перемещения точек индентированной поверхности относительно исходного изображения. Благодаря рекомендациям по обработке изображений, реализованный алгоритм позволяет проводить исследования материалов, гетерогенных по структуре и внешнему виду. На первом шаге алгоритма применяется окно Ханинга для устранения последствий краевых эффектов при последующем двумерном преобразовании Фурье. Затем вычисляется прямое преобразование Фурье для изображения до и после индентирования. После этого методом взаимного спектрального анализа осуществляется определение пространственного сдвига в микрообласти изображения. Алгоритм использует быстрое преобразование Фурье для ускорения расчетов. После определения значения сдвига с максимальной корреляцией в его окрестности рассчитывается координата взвешенного центроида, на основании значений корреляции для близких смещений. Это позволяет добиться субпиксельной точности. Получаемые карты и зависимости остаточных деформаций от расстояния информативны в плане анализа доминирующих механизмов влияния локального механического давления на пластическую деформацию тестируемого материала.
Для цитирования:
Федоткин А.П., Гладких Е.В., Русаков А.А., Усеинов А.С. Анализ деформационного поведения материалов при индентировании с использованием методов цифровой обработки изображений. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 10. С. 102-108. DOI: 10.6060/ivkkt.20236610.11y.
Литература
Nurmurodov S., Rasulov A., Turakhodjaev N., Bakhadirov K., Yakubov L., Abdurakhmanov K., Tursunov T. // J. Mater. Sci. Res. 2016. V. 5. N 3. P. 52. DOI: 10.5539/jmsr.v5n3p52.
Jayakumar A., Radoor S., Siengchin S., Shin G.H., Kim J.T. // Sci. Total Environ. 2023. V. 878. P. 163156. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.163156.
Useinov A., Reshetov V., Maslenikov I., Kravchuk K. // Nanoindustry. 2015. V. 7. P. 52–61. DOI: 10.22184/1993-8578.2015.61.7.52.60.
Zinkle S.J.J., Was G.S.S. // ACTA Mater. 2013. V. 61. N 3. P. 735–758. DOI: 10.1016/j.actamat.2012.11.004.
Milman Y.V., Chugunova S.I., Goncharova I.V., Golubenko A.A. // Usp. Fiz. Met. Phys. Met. 2018. V. 19. N 3. P. 271–308. DOI: 10.15407/ufm.19.03.271.
Golovin Y.I. // Fiz. Tverdogo Telae. 2021. V. 63. N 1. P. 3. (in Russian). DOI: 10.1134/S1063783421010108.
Gladkikh E.V., Gusev A.A., Maslenikov I.I., Reshetov V.N., Useinov A.S. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 12. P. 28–33 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216412.1y.
Andriashin A.A., Demichev D.V., Solovyov M.E. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2010. V. 53. N 4. P. 103–104 (in Russian).
Allaoui S., Rekik A., Gasser A., Blond E., Andreev K. // Constr. Build. Mater. 2018. V. 162. P. 334–344. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.12.055.
Baqersad J., Poozesh P., Niezrecki C., Avitabile P. // Mech. Syst. Signal Process. 2017. Т. 86. С. 17–34. DOI: 10.1016/j.ymssp.2016.02.011.
Klimaszewski J., Kondej M., Kawecki M., Putz B. Registration of Infrared and Visible Images Based on Edge Extraction and Phase Correlation Approaches BT - Image Processing and Communications Challenges. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. 2013. P. 153–162. DOI: 10.1007/978-3-642-32384-3_19.
Gamboa C.B., Martín-Béjar S., Vilches F., Castillo López G., Hurtado L. // Materials. 2019. V. 12. N 24. DOI: 10.3390/ma12244156.
Bai R., Jiang H., Li Z., Li W. // Opt. Lasers Eng. 2017. V. 90. P. 48–58. DOI: 10.1016/j.optlaseng.2016.09.010.
Gerasimova T.E. // Vestn. Samar. Gos. Univ. Mekhanika. 2015. V. 3. N 125. P. 73–87 (in Russian).
Falk A., Marsavina L., Pop O. // Proc. Struct. Integr. 2019. V. 18. P. 214–222. DOI: 10.1016/j.prostr.2019.08.156.
Lutsenko A.N., Odintsev I.N., Grinevich A.V., Severov P.B., Plugatar T.P. // Aviats. Mater.Technol. 2014. V. S4. P. 70–86 (in Russian). DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s4-70-86.
Fedotkin A.P., Laktionov I.V., Kravchuk K.S., Masleni-kov I.I., Useinov A.S. // Pribory Tekh. Experim. 2021. N 3. P. 20–26 (in Russian). DOI: 10.31857/s0032816221030198.
Moreira F.D., Kleinberg M.N., Arruda H.F., Freitas F.N., Parente M.M, Costa de Albuquerque V.H., Filho P.P. // Expert Syst. Appl. 2016. V. 45. P. 294–306. DOI: 10.1016/j.eswa.2015.09.025.
Sarvaiya J.N., Patnaik S., Kothari K. // J. Pattern Recog-nit. Res. 2012. V. 7. P. 90–105. DOI: 10.2312/3DOR/3DOR12/119-126.
Smith J.O. Spectral audio signal processing. Stanford: Stan-ford University. 2011. 654 p.
Blaber J., Adair B., Antoniou A. // Exp. Mech. 2015. V. 55. N 6. P. 1105–1122. DOI: 10.1007/s11340-015-0009-1.
Maslenikov I.I., Reshetov V.N., Useinov A.S., Doronin M.A. // Instruments Exp. Tech. 2018. V. 61. N 5. P. 719–724. DOI: 10.1134/S002044121804022X.
