试验机拉伸力加载图像采集分析截面分析金相显微镜
系统组成包括压印试件、材料力学性能试验装置、电子显微镜
以及图像采集分析系统等。利用压印接头裂纹出现前后图像裂纹区
灰度值突变这一特征进行裂纹的自动识别，其主要步骤包括：拍摄
压印接头形变区域图像，针对所拍摄的图像，沿着垂直于压印接头
拉伸时材料截面开裂方向取多条路径，通过平滑处理、边缘检测等
算子来识别压印接头的裂纹。图像采集系统中选用可移动式电子显
微镜作为压印接头裂纹检测图像观测设备，可移动式电子显微镜可
以具有USB接口功能，通过USB接口将可移动式电子显微镜与计算机
相连，可移动式电子显微镜的放大倍数在200倍以上；将多台可移
动式电子显微镜的镜头对准压印接头裂纹待识别的各个区域；材料
力学性能试验机拉伸力加载过程中，通过电子显微镜和数据采集卡
采集压印接头裂纹待识别各个区域的图像。裂纹识别
在进行压印接头计算机图像分析处理系统中，裂纹形态的自动
识别方法主要包括如下几个步骤：
(1)对实时采集到的单幅图像进行图像格式转换，将其图像转
换为灰度图，图像数据类型可以转换为8位整型，即光强在0～255
之间。
(2)在转换后的灰度图上，沿着垂直于压印接头拉伸过程中的
开裂方向取m条路径，
裂纹扩展研究
在试件夹持并拉伸一段时间后停止试验，然后对压印接头端面
试样进行机械抛光，在显微镜上观察裂纹并拍照。为压印接头颈部
位置放大50倍的照片。可以观察到在压印接头上、下板接触的颈部
区域出现大量细小裂纹，但还未汇集成具有一定长度的裂纹。整个
压印连接过程一般不产生裂纹，但是给接头施加一定的载荷后，颈
部应力增大，随着载荷的增加裂纹萌生，较后当裂纹扩展到一定的
程度时，构件的有效承载面承受不了此时的载荷进而断裂。
构件失效过程裂纹的自动识别
压印接头力学加载过程中裂纹的出现通常需要人工肉眼直接判
断，然而由于试件早期裂纹尺寸较小，肉眼很难进行判断，无法准
确即时判断出压印接头裂纹的形成，也不能对整个裂纹扩展的形态
特征进行记录，无法将压印试件受载过程中力一位移曲线与裂纹形
态和变化过程对应。虽然材料力学性能试验过程中裂纹的检测可以
选用试验通用的引伸计或应变片来获取裂纹扩展的相关信息，但是
当试件受载过程中出现较大尺寸的裂纹，或者当循环载荷次数较大
时，会造成引仲计、应变片的损害。经研究发现．压印接头受载情
况下，裂纹出现前后图像局部灰度值会有突变。裂纹出现前图像整
体灰度值变化不大，当裂纹出现时，图像裂纹区相比其他区域灰度
值明显降低，因此可以利用压印接头裂纹出现前后图像裂纹区灰度
值突变这一特征进行裂纹的自动识别。
