碳纤维增强铝基复合材料层间裂纹图像检测系统的研究

• 作 者: 闫莉莉
• 机 构: 东北林业大学
• 出 处: 东北林业大学
• 发表日期: 2017年01期
• 关键词: 铝基复合材料 层间结构 裂纹现象 图像检测

碳纤维增强铝基复合材料（简称Cf/Al复合材料）具有高比强度、高比模量、高比刚度等特点，广泛应用于汽车、航空航天领域。但由于碳纤维增强铝基复合材料属于层状复合材料中的一种，也具有层状复合材料普遍存在的问题，即在低能量冲击下容易产生微观裂纹，微观裂纹不断生长导致层间分层，对整体结构的使用安全性造成威胁。因此，对碳纤维增强铝基复合材料进行层间裂纹检测至关重要。　　本研究基于MATLAB软件的数字图像处理技术应用到二维碳纤维增强铝基复合材料层间裂纹图像检测中，为碳纤维增强铝基复合材料层间断裂行为研究提供新的检测方法。阐述了碳纤维增强铝基复合材料层间裂纹图像检测系统的工作原理，以及相关的数字图像处理基本算法。本文深入研究了以下五种图像处理算法的优缺点：图像二值化、区域生长、数学形态学处理、图像边缘检测、图像骨架提取。根据检测目标的特点，提出了适用于本工况的改进算法，然后，利用 MATLAB软件与五种改进的图像处理算法相结合的方式编写裂纹图像检测系统的测试软件，并应用此软件对由 SEM（扫描电镜）和X射线采集到的裂纹图像进行处理，提取出裂纹长度和宽度，将计算结果与测量值进行对比，验证本文中测试软件的准确性。为便于用户操作，将验证后的测试软件进行优化设计，优化后的软件系统可自动按照规定的图像处理顺序对裂纹图像进行处理，并直接输出计算结果。在设计软件时，提出了一种新的裂纹宽度的计算方法，通过计算图像边缘相对的两个像素点之间的距离可直接获得裂纹宽度，不需进行单位转化。