一种基于二值化的EBSD图像处理和晶界提取方法
2025-02-28 14:44
No.1345043916097069056
技术概要
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本技术公开了一种基于二值化的EBSD图像处理和晶界提取方法。该方法包括:获取目标文件,通过目标软件对目标文件中的初始晶粒图像进行数据分析,得到初始晶粒图像的晶粒尺寸、形貌结构和晶粒取向,其中,初始晶粒图像是通过EBSD进行拍摄的图像;对初始晶粒图像进行处理,得到目标晶粒图像,将目标晶粒图像中相邻两个晶粒区域的晶体取向角度差值,定义为晶粒取向差。本发明解决了现有技术中基于EBSD数据的晶体塑性有限元建模方法对金属材料抛磨处理制样过程要求很高,对晶界不连续处断点未进行处理,导致晶体塑性有限元仿真的计算效率和质量低的技术问题。
背景技术
随着计算几何学和计算机图形技术的快速发展,以及国内外对金属材料塑性变形和晶粒演化在介观尺度下的联系的研究深入,有关学者提出了若干类包含多晶体内部晶粒晶界结构的建模方法。目前应用较多的方法有Voronoi图法、蒙特卡罗法等,其中Voronoi图通过距离将空间围绕若干个种子划分为不同的区域。这种基于距离的划分方式使得Voronoi图在表达空间邻近性方面非常有效。Voronoi图在网格化中具有很好的灵活性和可扩展性,可以用于生成各种类型的网格结构。这使得Voronoi法在国内外晶体有限元建模中具有广泛应用。 但是采用这种方法建立的晶体有限元模型与真实晶粒组织结构有较大差距,其既依赖于种子布局,又无法反映真实晶粒复杂的凸凹轮廓,导致数值模拟预测的可靠性较低。这种结果导致在利用Voronoi图法构建的晶体有限元模型进行弹塑性力学仿真时,无法获得该金属材料真实晶粒组织塑性变形后的应力应变结果,导致仿真结果与实验数据存在较大系统性偏差,在晶体塑性演化数学模型真实性和准确性的验证上具有很大局限性。因此,开发新的晶体塑性有限元模型构建方法,提高介观尺度下晶体塑性变形数值计算结果的准确性显得尤为必要。 为解决此问题,一些学者发明了“一种基于EBSD数据的晶体塑性有限元建模方法与应用”专利,他们利用Channel5平台分析EBSD图片并在MTEX中处理EBSD数据,导出晶界轮廓数据,将其导入Abaqus中建立几何模型,该方法建立的晶体模型包含材料真实晶粒尺寸形态和晶粒取向,提高了晶体塑性有限元模拟的准确性;但这种方法中也存在一些缺点:一是直接使用EBSD所拍摄的图像进行建模,这对于金属材料抛磨处理制样过程提出较高要求;对于制样过程中不可避免的划痕,以及切片腐蚀过程由于材料自身缺陷产生的孔隙没有提出相应的处理方案;这种对于试样表面质量的极高要求限制了所建模型区域的物理尺寸,若扩大建模表面范围,试样表面将不可避免出现上述缺陷;二是对于EBSD图片中晶粒内部小角度晶界以及由于拍摄分辨率不佳导致晶界不连续处断点的问题没有做处理,这些问题对于后续要进行的晶体塑性有限元仿真的计算效率和质量造成了困难。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
张钊  周子舜  姜峰
技术所属: 西北工业大学
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