基于3D技术的金属结构件断口形貌重建方法

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2019.03.007

山东科学 ›› 2019, Vol. 32 ›› Issue (3): 42-47.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.2019.03.007

基于3D技术的金属结构件断口形貌重建方法

刘珑¹，江婷¹，侯南¹，张宗阳²，丁宁^1*

1.齐鲁工业大学（山东省科学院），山东省分析测试中心，山东省材料失效分析与安全评估工程技术研究中心，山东济南 250014；2.中国重汽集团技术发展中心，山东济南 250000

收稿日期:2019-03-12 出版日期:2019-06-20 发布日期:2019-06-01
通信作者: 丁宁。E-mail：dingningch@aliyun.com E-mail:dingningch@aliyun.com
作者简介:刘珑(1987—)，男，博士，助理研究员，研究方向为材料失效分析与安全评估。E-mail：liulong133@163.com
基金资助:
国家自然科学基金（11404192，11605106）；山东省重点研发计划（2017GSF220004；山东省泰山学者海外特聘专家专项经费；山东省科学院科技发展基金（KJHZ201805）；山东省科学院国际科技合作项目（2019GHPY11）；山东省科学院青年基金（2017QN001）

The reconstruction method for fracture surface morphology of metal parts based on 3D technologies

LIU Long¹, JIANG Ting¹, HOU Nan¹, ZHANG Zong-yang², DING Ning^1*

1.Shandong Engineering Technology Center for Material Failure Analysis and Safety Assessment, Shandong Analysis and Test Center, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan 250014, China; 2.Technical Development Centre, China National Heavy Duty Truck Corporation Co. Ltd, Jinan 250000, China

Received:2019-03-12 Online:2019-06-20 Published:2019-06-01

摘要/Abstract

摘要： 针对利用扫描电子显微镜观察失效断口无法掌握宏观立体位置的问题，借助超景深数码显微镜和3D打印等多种3D技术提出解决方案。首先利用3D技术对断口进行成像，建立断口的3D立体形貌；然后利用计算机辅助技术建立断口的三维实体模型；最后借助该模型辅助扫描电子显微镜的断口显微观察。结果表明，3D技术可以很好地应用于金属结构件失效分析领域。

关键词: 3D技术, 失效分析, 断口, 显微观察, 金属结构件

Abstract: In view of the problem that it is impossible to grasp the macroscopic stereoscopic position when observing the failure fracture with scanning electron microscopy (SEM), the solutions were put forward by means of multiple three-dimensional (3D) techniques such as 3D microscope with super wide depth of field and 3D printing. Firstly, the fracture surface was imaged by 3D technology, and the 3D stereoscopic morphology of fracture surface was established. Then, the 3D model of the fracture surface was obtained by computer-aided technology. Finally, the model was used to assist scanning electron microscopy conduct the micro examination of the fracture surface. The results indicate that 3D technologies can be well applied in the field of failure analysis of metal parts.

Key words: 3D techniques, failure analysis, fracture surface, microscopic observation, metal parts

中图分类号:

TG306

刘珑, 江婷, 侯南, 张宗阳, 丁宁. 基于3D技术的金属结构件断口形貌重建方法[J]. 山东科学, 2019, 32(3): 42-47.

LIU Long, JIANG Ting, HOU Nan, ZHANG Zong-yang, DING Ning. The reconstruction method for fracture surface morphology of metal parts based on 3D technologies[J]. Shandong Science, 2019, 32(3): 42-47.

参考文献 15

1	孙智, 任耀剑, 隋艳伟. 失效分析：基础与应用 [M]. 北京: 机械工业出版社, 2017.
2	CHAUDHARY A, BISWAS S, PRINCE R K, et al. Failure analysis of bullnose refractory in reheating furnace of Hot Strip Mill [J]. Eng Fail Anal, 2016, 60:341-352. doi: 10.1016/j.engfailanal.2015.11.042
3	ZHANG Q, WU X L, Y X X, et al. Failure analysis of steel ball in the brake operating cylinder of heavy launch vehicle [J]. Eng Fail Anal, 2016, 60:353-362. doi: 10.1016/j.engfailanal.2015.11.056
4	SALEHNASAB B, POURSAEIDI E, MORTAZAVI S A, et al. Hot corrosion failure in thefirst stage nozzle of a gas turbine engine [J]. Eng Fail Anal, 2016, 60:316-325. doi: 10.1016/j.engfailanal.2015.11.057
5	杨少丹, 张彦敏, 宋宇, 等. 工业CT在材料失效分析中的应用与展望 [J]. 材料研究与应用,2016, 10(3): 155-158. doi: 10.3969/j.issn.1673-9981.2016.03.001
6	吴陈铭,戴澄恺,王昌凌,等.多自由度3D打印技术研究进展综述[J/OL].计算机学报,2018，41（113）：1-22.[2019-03-10]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1826.TP.20181126.1724.010.html.
7	张卫光, 林琎, 杨广玲, 等. 昆虫学实验教学中超景深显微摄影技术的应用 [J]. 中国现代教育装备, 2018 (1): 5-7.
8	KODAMA H. Automatic method for fabricating a three-dimensional plastic model with photo-hardening polymer [J]. Rev Sci Instrum, 1981, 52(11): 1770-1773. doi: 10.1063/1.1136492
9	杨慧芳, 赵建江, 王勇. 3D打印技术在口腔医学领域中的应用 [J]. 中国医疗设备, 2015,30(5): 63-65. DOI： 10.3969/j.issn.1674-1633.2015.05.019. doi: 10.3969/j.issn.1674-1633.2015.05.019
10	]程碧华, 汪霄, 潘婷. 3D打印技术在建筑领域的应用及问题探析 [J]. 科技管理研究,2018,38(7): 172-177. doi: 10.3969/j.issn.1000-7695.2018.07.026
11	曾琦. 3D打印技术对鞋包设计的影响及展望 [J]. 皮革科学与工程, 2016, 26(2): 61-66.
12	成思源, 周小东, 杨雪荣, 等. 基于数字化逆向建模的3D打印实验教学 [J]. 实验技术与管理, 2015, 32(1): 30-33.
13	张贤富. 3D打印对首饰个性化定制过程的重塑研究 [J]. 包装工程, 2018, 39(12): 180-185. doi: 10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.12.034
14	王运辅, 武仙竹, 裴树文, 等. 湖北郧西黄龙洞骨化石表面改造痕迹研究 [J]. 第四纪研究, 2008, 28(6): 1034-1041. doi: 10.3321/j.issn:1001-7410.2008.06.008
15	李瑛慧, 谢春萍, 刘新金. 三原组织织物拉伸力学性能有限元仿真 [J]. 纺织学报, 2017,38(11): 41-47. doi: 10.13475/j.fzxb.20161205107

[1]	李会荣, 李智. LT1350涂层线涂布钢辊疲劳断裂失效机理分析[J]. 山东科学, 2020, 33(3): 82-86.
[2]	陈燕飞, 宋晓村, 赖华生, 文小强, 周吉学. 铁基粉末冶金齿轮断裂失效分析及其工艺改进研究[J]. 山东科学, 2020, 33(2): 27-32.

基于3D技术的金属结构件断口形貌重建方法

The reconstruction method for fracture surface morphology of metal parts based on 3D technologies

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献 15

相关文章 2

Metrics

本文评价

推荐阅读 0