計(jì)算機(jī)在材料檢測(cè)中的應(yīng)用課件

1、6.1 材料成分的檢測(cè)材料成分的檢測(cè)6.2 材料組織結(jié)構(gòu)的檢測(cè)材料組織結(jié)構(gòu)的檢測(cè)6.3 材料力學(xué)性能的檢測(cè)材料力學(xué)性能的檢測(cè)6.4 材料物理性能的檢測(cè)材料物理性能的檢測(cè) 材料的組成對(duì)材料的性能和應(yīng)用有很大的影響，許多材料的組成對(duì)材料的性能和應(yīng)用有很大的影響，許多材料的合成和制備也正是通過(guò)改變材料的成分來(lái)改變材料材料的合成和制備也正是通過(guò)改變材料的成分來(lái)改變材料的性能。如材料的表面處理就是使材料的表面成分與心部的性能。如材料的表面處理就是使材料的表面成分與心部不同，以獲得材料表面的特殊性能。因此，材料成分的檢不同，以獲得材料表面的特殊性能。因此，材料成分的檢測(cè)對(duì)于材料研究有著特別重要的意義。測(cè)對(duì)

2、于材料研究有著特別重要的意義。 現(xiàn)今可利用各種大型分析設(shè)備如掃描探針顯微鏡現(xiàn)今可利用各種大型分析設(shè)備如掃描探針顯微鏡（SPM)、掃描電鏡（、掃描電鏡（SEM）、）、 透射電鏡（透射電鏡（TEM)，X射線射線衍射儀、電子衍射儀、各種譜儀如紅外光譜儀、拉曼光譜衍射儀、電子衍射儀、各種譜儀如紅外光譜儀、拉曼光譜儀、原子吸收光譜儀、激光光譜儀等進(jìn)行材料成分的檢測(cè)。儀、原子吸收光譜儀、激光光譜儀等進(jìn)行材料成分的檢測(cè)。分析電子顯微方法是現(xiàn)代電子顯微學(xué)領(lǐng)域中的重要組成都分，分析電子顯微方法是現(xiàn)代電子顯微學(xué)領(lǐng)域中的重要組成都分，是從微觀尺度認(rèn)識(shí)和研究材料的非常重要的手段。是從微觀尺度認(rèn)識(shí)和研究材料的非常重要的

3、手段。分析電子顯微方法中要獲得材料成分的信息的方法主要有：分析電子顯微方法中要獲得材料成分的信息的方法主要有： 電子能譜（電子能譜（EDS或或EDX）（與）（與SEM配套使用，元素分析）配套使用，元素分析） 電子探針電子探針X射線微區(qū)成分分析射線微區(qū)成分分析(EPM或或EPMA) (微區(qū)成分分析微區(qū)成分分析) 俄歇電子能譜（俄歇電子能譜（AES）（表面成分分析、微區(qū)成分分析）（表面成分分析、微區(qū)成分分析） X射線光電子能譜（射線光電子能譜（XPS）（表面成分、化學(xué)態(tài)分析）（表面成分、化學(xué)態(tài)分析） 電子能量損失譜方法（電子能量損失譜方法（EELS） 高角度散射暗場(chǎng)方法（高角度散射暗場(chǎng)方法（STE

4、M）（也稱）（也稱Z襯度方法）襯度方法） 場(chǎng)發(fā)射電子槍技術(shù)（使納米尺度的成分分析成為可能，它能進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射電子槍技術(shù)（使納米尺度的成分分析成為可能，它能進(jìn)行1nm以下區(qū)域的成分分析）以下區(qū)域的成分分析）（1）計(jì)算、模擬軟件計(jì)算、模擬軟件 輸入被測(cè)材料的名稱、實(shí)驗(yàn)條件和分析要求；系統(tǒng)按某個(gè)計(jì)算模型或輸入被測(cè)材料的名稱、實(shí)驗(yàn)條件和分析要求；系統(tǒng)按某個(gè)計(jì)算模型或公式輸出計(jì)算結(jié)果、用于實(shí)驗(yàn)前的結(jié)果預(yù)測(cè)、與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較和公式輸出計(jì)算結(jié)果、用于實(shí)驗(yàn)前的結(jié)果預(yù)測(cè)、與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較和 數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)。數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)。（如：由（如：由Small World公司編制的公司編制的Electron Flight Simulator軟

5、件，可依據(jù)蒙軟件，可依據(jù)蒙特卡羅法模擬求出入射到試樣中的電子散射的軌跡，也可計(jì)算試樣產(chǎn)生的特卡羅法模擬求出入射到試樣中的電子散射的軌跡，也可計(jì)算試樣產(chǎn)生的特征特征X射線譜等。）射線譜等。）（2）數(shù)據(jù)分析、圖譜分析軟件數(shù)據(jù)分析、圖譜分析軟件 對(duì)儀器測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖像或圖譜的數(shù)據(jù)），按指定的公式、方法對(duì)儀器測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖像或圖譜的數(shù)據(jù)），按指定的公式、方法分析處理，得到進(jìn)一步的更多信息（結(jié)果）。（如：分析處理，得到進(jìn)一步的更多信息（結(jié)果）。（如：Galan Inc.公司的公司的EL/P（M）軟件，可用于電子能量損失譜儀（）軟件，可用于電子能量損失譜儀（EELS）的控制和譜儀數(shù)據(jù)的分析，）的控

6、制和譜儀數(shù)據(jù)的分析，給出微區(qū)成分分析的結(jié)果等。）給出微區(qū)成分分析的結(jié)果等。） （3）設(shè)備控制軟件設(shè)備控制軟件 控制各種分析設(shè)備裝置分析過(guò)程的軟件。選擇輸入分析要求、實(shí)驗(yàn)條控制各種分析設(shè)備裝置分析過(guò)程的軟件。選擇輸入分析要求、實(shí)驗(yàn)條件，分析設(shè)備裝置按照這些選擇進(jìn)行分析過(guò)程。件，分析設(shè)備裝置按照這些選擇進(jìn)行分析過(guò)程。 大致可以分為三類（數(shù)據(jù)處理軟件部分）：大致可以分為三類（數(shù)據(jù)處理軟件部分）： 光譜分析是依據(jù)樣品物質(zhì)的特征光譜，研究其化學(xué)光譜分析是依據(jù)樣品物質(zhì)的特征光譜，研究其化學(xué)成分和存在狀態(tài)。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，光譜分析成分和存在狀態(tài)。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，光譜分析在材料成分分析和結(jié)構(gòu)分

7、析中起著重要作用。在材料成分分析和結(jié)構(gòu)分析中起著重要作用。微波輻射光譜微波輻射光譜光學(xué)光譜光學(xué)光譜拉曼光譜（激光）（散射光譜）拉曼光譜（激光）（散射光譜）吸收光譜吸收光譜紫外光（20400nm）可見光（400800nm）近紅外光 （800900nm）紅外光譜紅外光譜（常用中紅外：波數(shù)4000 400 cm-1 ）原子吸收光譜法原子吸收光譜法順磁共振光譜法順磁共振光譜法核磁共振光譜法核磁共振光譜法紫外可見分光光度法紫外可見分光光度法發(fā)射光譜發(fā)射光譜原子發(fā)射光譜法原子發(fā)射光譜法分子熒光光譜法分子熒光光譜法分子磷光分析法分子磷光分析法化學(xué)發(fā)光分析法化學(xué)發(fā)光分析法X射線光譜射線光譜X射線波譜射線波譜（

8、光學(xué)方法展譜） X射線能譜射線能譜（電子學(xué)方法展譜） （1）測(cè)量參數(shù)選擇）測(cè)量參數(shù)選擇 不同樣品作不同元素的檢測(cè)時(shí)，許多測(cè)量控制參數(shù)都有所不同。儀器隨不同樣品作不同元素的檢測(cè)時(shí)，許多測(cè)量控制參數(shù)都有所不同。儀器隨機(jī)控制應(yīng)用軟件能選擇不同的參數(shù)，為此建立測(cè)量控制參數(shù)文件，存儲(chǔ)在磁機(jī)控制應(yīng)用軟件能選擇不同的參數(shù)，為此建立測(cè)量控制參數(shù)文件，存儲(chǔ)在磁盤中，供以后調(diào)用；并能顯示、輸入、修改、存儲(chǔ)測(cè)量控制參數(shù)等。盤中，供以后調(diào)用；并能顯示、輸入、修改、存儲(chǔ)測(cè)量控制參數(shù)等。（2）定標(biāo)處理）定標(biāo)處理 測(cè)量前儀器都需經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)樣品校準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)樣品中各種元素濃度與儀器相應(yīng)測(cè)量前儀器都需經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)樣品校準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)樣品中各種元素

9、濃度與儀器相應(yīng)通道的光譜線強(qiáng)度計(jì)數(shù)值一般以文件形式存儲(chǔ)，應(yīng)用軟件在工作時(shí)調(diào)用此文通道的光譜線強(qiáng)度計(jì)數(shù)值一般以文件形式存儲(chǔ)，應(yīng)用軟件在工作時(shí)調(diào)用此文件與實(shí)測(cè)時(shí)的光譜線比較得出被測(cè)樣品的含量值。件與實(shí)測(cè)時(shí)的光譜線比較得出被測(cè)樣品的含量值。（3）常規(guī)測(cè)量過(guò)程控制）常規(guī)測(cè)量過(guò)程控制 完成一般的常規(guī)測(cè)量過(guò)程，同時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)把測(cè)量數(shù)據(jù)依通道存入測(cè)量數(shù)完成一般的常規(guī)測(cè)量過(guò)程，同時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)把測(cè)量數(shù)據(jù)依通道存入測(cè)量數(shù)據(jù)文件。據(jù)文件。 （4）分析測(cè)量結(jié)果）分析測(cè)量結(jié)果 依測(cè)量數(shù)據(jù)文件和定標(biāo)文件對(duì)被測(cè)樣品作出分析，給出被測(cè)樣品的成分依測(cè)量數(shù)據(jù)文件和定標(biāo)文件對(duì)被測(cè)樣品作出分析，給出被測(cè)樣品的成分分析結(jié)果，并顯示相應(yīng)結(jié)果

10、。有的還可以將兩者的譜線圖同時(shí)放在一起，以分析結(jié)果，并顯示相應(yīng)結(jié)果。有的還可以將兩者的譜線圖同時(shí)放在一起，以便工作人員加以人工比較和判斷。便工作人員加以人工比較和判斷。 人工金相定量分析法人工金相定量分析法：網(wǎng)格法、稱重法等網(wǎng)格法、稱重法等 局限性：準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性差、效率低、在某些情況下還無(wú)法實(shí)現(xiàn)局限性：準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性差、效率低、在某些情況下還無(wú)法實(shí)現(xiàn) 。 在自動(dòng)檢測(cè)方面具有較高的測(cè)量精度。其測(cè)量速度快，重現(xiàn)性在自動(dòng)檢測(cè)方面具有較高的測(cè)量精度。其測(cè)量速度快，重現(xiàn)性好，并且能連接金相顯微鏡、掃描電鏡和數(shù)碼相機(jī)等各種外部設(shè)備、有好，并且能連接金相顯微鏡、掃描電鏡和數(shù)碼相機(jī)等各種外部設(shè)備、有豐富的圖

11、像編輯、增強(qiáng)變換和切割功能，可對(duì)特征物自動(dòng)完成測(cè)量。所豐富的圖像編輯、增強(qiáng)變換和切割功能，可對(duì)特征物自動(dòng)完成測(cè)量。所以圖像分析系統(tǒng)在金相定量檢測(cè)方面得到了廣泛的使用。以圖像分析系統(tǒng)在金相定量檢測(cè)方面得到了廣泛的使用。計(jì)算機(jī)金相圖像分析系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)金相圖像分析系統(tǒng)：金屬平均晶粒度測(cè)定軟件包、球墨鑄鐵球化率評(píng)級(jí)軟件包、汽金屬平均晶粒度測(cè)定軟件包、球墨鑄鐵球化率評(píng)級(jí)軟件包、汽車滲碳晶粒度測(cè)定軟件包等。車滲碳晶粒度測(cè)定軟件包等。（一）有關(guān)圖像分析測(cè)量的要求（一）有關(guān)圖像分析測(cè)量的要求試樣要求平整、無(wú)污點(diǎn)、無(wú)磨痕；試樣能進(jìn)行反映組織細(xì)節(jié)的腐蝕，試樣要求平整、無(wú)污點(diǎn)、無(wú)磨痕；試樣能進(jìn)行反映組織細(xì)節(jié)的腐蝕，

12、但不能過(guò)腐蝕。但不能過(guò)腐蝕。1）半自動(dòng)網(wǎng)格法）半自動(dòng)網(wǎng)格法 半自動(dòng)是指需要由人目判斷合金相類型，對(duì)待測(cè)合金相半自動(dòng)是指需要由人目判斷合金相類型，對(duì)待測(cè)合金相 所占網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)用鼠所占網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)用鼠標(biāo)點(diǎn)以不同的顏色以示區(qū)別。計(jì)算機(jī)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出待測(cè)合金相所占網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)的數(shù)標(biāo)點(diǎn)以不同的顏色以示區(qū)別。計(jì)算機(jī)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出待測(cè)合金相所占網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)的數(shù)目和網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)總數(shù)目，兩者之比即為待測(cè)合金相的含量。目和網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)總數(shù)目，兩者之比即為待測(cè)合金相的含量。 2）區(qū)域識(shí)別法）區(qū)域識(shí)別法用鼠標(biāo)先將待識(shí)別的組織劃分為若干閉合區(qū)域，若閉合區(qū)域內(nèi)只有一種組用鼠標(biāo)先將待識(shí)別的組織劃分為若干閉合區(qū)域，若閉合區(qū)域內(nèi)只有一種組織（單相），通過(guò)統(tǒng)

13、計(jì)該區(qū)域內(nèi)的像素?cái)?shù)目就可以實(shí)現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)的一種組織的織（單相），通過(guò)統(tǒng)計(jì)該區(qū)域內(nèi)的像素?cái)?shù)目就可以實(shí)現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)的一種組織的識(shí)別和計(jì)數(shù)，并送入該相計(jì)數(shù)累加器；若閉合區(qū)域內(nèi)有兩種灰度（或顏色）反識(shí)別和計(jì)數(shù)，并送入該相計(jì)數(shù)累加器；若閉合區(qū)域內(nèi)有兩種灰度（或顏色）反差較大的組織（雙相），那么通過(guò)統(tǒng)計(jì)該區(qū)域內(nèi)不同灰度的像素?cái)?shù)目就可以實(shí)差較大的組織（雙相），那么通過(guò)統(tǒng)計(jì)該區(qū)域內(nèi)不同灰度的像素?cái)?shù)目就可以實(shí)現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)的雙相的識(shí)別和分別計(jì)數(shù)。并送人分別的計(jì)數(shù)累加器，實(shí)現(xiàn)多區(qū)域現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)的雙相的識(shí)別和分別計(jì)數(shù)。并送人分別的計(jì)數(shù)累加器，實(shí)現(xiàn)多區(qū)域的統(tǒng)計(jì)識(shí)別。最后根據(jù)計(jì)數(shù)累加器的數(shù)字就可得到相應(yīng)的相含量。的統(tǒng)計(jì)識(shí)別。最后

14、根據(jù)計(jì)數(shù)累加器的數(shù)字就可得到相應(yīng)的相含量。 金相圖像分析系統(tǒng)可以對(duì)非金屬夾雜物的數(shù)量、大小、金相圖像分析系統(tǒng)可以對(duì)非金屬夾雜物的數(shù)量、大小、分布情況作自動(dòng)定量檢測(cè)，步驟如下：分布情況作自動(dòng)定量檢測(cè)，步驟如下：1）非金屬夾雜物標(biāo)記）非金屬夾雜物標(biāo)記 2）夾雜物特征參數(shù)的測(cè)量）夾雜物特征參數(shù)的測(cè)量3）給出定量測(cè)量結(jié)果）給出定量測(cè)量結(jié)果 材料缺陷（內(nèi)部缺陷、外部缺陷）檢測(cè)、分組評(píng)定是保證產(chǎn)品質(zhì)材料缺陷（內(nèi)部缺陷、外部缺陷）檢測(cè)、分組評(píng)定是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)之一，長(zhǎng)期以來(lái)，材料缺陷的檢測(cè)都是用肉眼觀察圖像量的重要環(huán)節(jié)之一，長(zhǎng)期以來(lái)，材料缺陷的檢測(cè)都是用肉眼觀察圖像來(lái)判斷。這對(duì)于一些要求檢測(cè)率比較高

15、的電站設(shè)備、壓力容器等重要來(lái)判斷。這對(duì)于一些要求檢測(cè)率比較高的電站設(shè)備、壓力容器等重要部件，不僅檢測(cè)工作量大、周期長(zhǎng)，而且檢測(cè)水平受檢測(cè)主觀因素的部件，不僅檢測(cè)工作量大、周期長(zhǎng)，而且檢測(cè)水平受檢測(cè)主觀因素的影響而不穩(wěn)定。影響而不穩(wěn)定。 隨著計(jì)算機(jī)圖像處理與模式識(shí)別技術(shù)的發(fā)展以及材料缺陷特征參隨著計(jì)算機(jī)圖像處理與模式識(shí)別技術(shù)的發(fā)展以及材料缺陷特征參數(shù)的研究，數(shù)的研究， 計(jì)算機(jī)材料缺陷評(píng)定系統(tǒng)具有材料缺陷圖像獲取、缺陷檢計(jì)算機(jī)材料缺陷評(píng)定系統(tǒng)具有材料缺陷圖像獲取、缺陷檢出、缺陷識(shí)別、缺陷尺寸測(cè)量和分級(jí)評(píng)定等功能，基本上實(shí)現(xiàn)了材料出、缺陷識(shí)別、缺陷尺寸測(cè)量和分級(jí)評(píng)定等功能，基本上實(shí)現(xiàn)了材料缺陷檢測(cè)、

16、分級(jí)評(píng)定的全部自動(dòng)化。缺陷檢測(cè)、分級(jí)評(píng)定的全部自動(dòng)化。 投影儀（低倍放大）投影儀（低倍放大）顯微鏡（高倍放大）顯微鏡（高倍放大）攝攝像像機(jī)機(jī)計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)打印機(jī)打印機(jī)顯示器顯示器計(jì)算機(jī)材料缺陷評(píng)定系統(tǒng)硬件配置示意圖計(jì)算機(jī)材料缺陷評(píng)定系統(tǒng)硬件配置示意圖1）圖像采集及存儲(chǔ)模塊）圖像采集及存儲(chǔ)模塊2）圖像預(yù)處理模塊）圖像預(yù)處理模塊 3）特征提取模塊）特征提取模塊 4）分析模塊）分析模塊 在大量的材料顯微組織檢測(cè)后，了解了材料組織以及其與性能之在大量的材料顯微組織檢測(cè)后，了解了材料組織以及其與性能之間的關(guān)系和變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，就可進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，建立材料的顯間的關(guān)系和變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，就可進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真

17、，建立材料的顯微組織模型（三維模型），然后反過(guò)來(lái)又可用該顯微組織模型推測(cè)微組織模型（三維模型），然后反過(guò)來(lái)又可用該顯微組織模型推測(cè)（而不是檢測(cè)）材料的性能。（而不是檢測(cè)）材料的性能。 例：顆粒復(fù)合材料顯微組織的計(jì)算機(jī)仿真例：顆粒復(fù)合材料顯微組織的計(jì)算機(jī)仿真 顆粒復(fù)合材料的性能對(duì)其顯微組織是特別敏感的，建立兩者之間的關(guān)系已顆粒復(fù)合材料的性能對(duì)其顯微組織是特別敏感的，建立兩者之間的關(guān)系已經(jīng)成為顆粒復(fù)合材料顯微組織設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容經(jīng)成為顆粒復(fù)合材料顯微組織設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容 。 由于材料是不透明的，直接從實(shí)際材料觀測(cè)其三維顯微組織很困難，目前由于材料是不透明的，直接從實(shí)際材料觀測(cè)其三維顯微組織很困難，目前

18、可用的方法包括從材料二維截面推測(cè)其三維織織特征及參量的體視學(xué)方法、以可用的方法包括從材料二維截面推測(cè)其三維織織特征及參量的體視學(xué)方法、以及材料的系列金相截面進(jìn)行三維重建的方法等。其中體視學(xué)方法是間接的，試及材料的系列金相截面進(jìn)行三維重建的方法等。其中體視學(xué)方法是間接的，試樣要滿足一定的條件，而系列金相截面進(jìn)行三維重建法工作量很大；可以用計(jì)樣要滿足一定的條件，而系列金相截面進(jìn)行三維重建法工作量很大；可以用計(jì)算機(jī)仿真模擬具有不同顆粒和基體組織參數(shù)的顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料顯微組織。算機(jī)仿真模擬具有不同顆粒和基體組織參數(shù)的顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料顯微組織。 顆粒復(fù)合材料中顆粒的組織結(jié)構(gòu)參數(shù)包括粒子形狀、尺寸、位置及

19、空顆粒復(fù)合材料中顆粒的組織結(jié)構(gòu)參數(shù)包括粒子形狀、尺寸、位置及空間分布、數(shù)量（體積分?jǐn)?shù)和總顆粒分?jǐn)?shù)）等，這些顆粒的幾何特征參數(shù)都間分布、數(shù)量（體積分?jǐn)?shù)和總顆粒分?jǐn)?shù)）等，這些顆粒的幾何特征參數(shù)都會(huì)影響到材料的性能?？梢杂脭?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)表示顆粒的幾何特征參數(shù)。會(huì)影響到材料的性能?？梢杂脭?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)表示顆粒的幾何特征參數(shù)。 其中，模擬實(shí)際復(fù)合材料中顆粒的空間分布是要著重解決的問(wèn)題，因其中，模擬實(shí)際復(fù)合材料中顆粒的空間分布是要著重解決的問(wèn)題，因?yàn)轭w粒分布對(duì)為顆粒分布對(duì) 材料的性能有重要影響。對(duì)于不同的空間分布，可采用的顆材料的性能有重要影響。對(duì)于不同的空間分布，可采用的顆粒坐標(biāo)計(jì)算方法如下：粒坐標(biāo)計(jì)算方法如下

20、： 蒙特卡羅法亦稱為隨機(jī)模擬或隨機(jī)抽樣技術(shù)。所謂蒙特卡羅法是把某一蒙特卡羅法亦稱為隨機(jī)模擬或隨機(jī)抽樣技術(shù)。所謂蒙特卡羅法是把某一問(wèn)題問(wèn)題 作出一個(gè)適當(dāng)?shù)碾S機(jī)過(guò)程，把隨機(jī)過(guò)程的參數(shù)用由隨機(jī)樣本計(jì)算的作出一個(gè)適當(dāng)?shù)碾S機(jī)過(guò)程，把隨機(jī)過(guò)程的參數(shù)用由隨機(jī)樣本計(jì)算的統(tǒng)計(jì)量值來(lái)估計(jì)，從而由這個(gè)參數(shù)找出最初所述問(wèn)題中包含的未知量的方統(tǒng)計(jì)量值來(lái)估計(jì)，從而由這個(gè)參數(shù)找出最初所述問(wèn)題中包含的未知量的方法。法。 由上述第一步產(chǎn)生不同形狀、尺寸、位置及空間分布、數(shù)量（體積由上述第一步產(chǎn)生不同形狀、尺寸、位置及空間分布、數(shù)量（體積分?jǐn)?shù)和總額粘分分?jǐn)?shù)和總額粘分 數(shù)）的顆粒組織數(shù)據(jù)；數(shù)）的顆粒組織數(shù)據(jù)； 再將其與第二步（蒙持

21、卡羅方法）結(jié)合，在顆粒組織的基礎(chǔ)上產(chǎn)生再將其與第二步（蒙持卡羅方法）結(jié)合，在顆粒組織的基礎(chǔ)上產(chǎn)生 基體組織，得到了具有不同平均晶粒尺寸的顆粒增強(qiáng)復(fù)合樹料的顯微組基體組織，得到了具有不同平均晶粒尺寸的顆粒增強(qiáng)復(fù)合樹料的顯微組織?？?。 在仿真程序中，顆粒的形狀可以選擇為球狀、橢球體、圓柱體、規(guī)在仿真程序中，顆粒的形狀可以選擇為球狀、橢球體、圓柱體、規(guī)則多面則多面 體等。顆粒的空間分布可以選擇為周期分布、隨機(jī)分市、層狀分體等。顆粒的空間分布可以選擇為周期分布、隨機(jī)分市、層狀分布、線狀分布、團(tuán)聚分布等，通過(guò)改變顆粒和基體組織參數(shù)，可以仿真布、線狀分布、團(tuán)聚分布等，通過(guò)改變顆粒和基體組織參數(shù)，可以仿真出

22、各種實(shí)際顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的顯微組織。出各種實(shí)際顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的顯微組織。 三維可視仿真結(jié)果出來(lái)后，就可以作任意的二維截面，從而用于顆三維可視仿真結(jié)果出來(lái)后，就可以作任意的二維截面，從而用于顆粒組織和多晶聚集體的體視學(xué)研究；可以用于顆?？臻g分布的表征問(wèn)題粒組織和多晶聚集體的體視學(xué)研究；可以用于顆?？臻g分布的表征問(wèn)題的研究；可以將三維仿真組織轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)文件，并賦予其中各相以材料的研究；可以將三維仿真組織轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)文件，并賦予其中各相以材料性質(zhì)，作為顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料計(jì)算的材料模型。性質(zhì)，作為顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料計(jì)算的材料模型。 材料的力學(xué)性能指標(biāo)是工程結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，主要包括材料的力學(xué)性能指標(biāo)是工

23、程結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，主要包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度、沖擊韌度、硬度、疲勞強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度、沖擊韌度、硬度、疲勞強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度，以及伸長(zhǎng)率、斷面收縮率等。蠕變強(qiáng)度，以及伸長(zhǎng)率、斷面收縮率等。 隨著科學(xué)技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，材料的力學(xué)性能的檢測(cè)范隨著科學(xué)技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，材料的力學(xué)性能的檢測(cè)范圍變得越來(lái)越廣，檢測(cè)技術(shù)的要求也越來(lái)越高。電子技術(shù)、計(jì)算圍變得越來(lái)越廣，檢測(cè)技術(shù)的要求也越來(lái)越高。電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入機(jī)技術(shù)的引入,使材料力學(xué)性能檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的自動(dòng)化程度幾乎使材料力學(xué)性能檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的自動(dòng)化程度幾乎達(dá)到了智能化，測(cè)量精度也大大提高。達(dá)到了智能化，測(cè)量精

24、度也大大提高。 （1）系統(tǒng)工作原理及主要裝置）系統(tǒng)工作原理及主要裝置 檢檢測(cè)測(cè)控控制制 采用特殊的采用特殊的PWM數(shù)控電液比例微小流量閥：即可實(shí)現(xiàn)緩慢或數(shù)控電液比例微小流量閥：即可實(shí)現(xiàn)緩慢或微小的位移控制，又能實(shí)現(xiàn)一定速度的試驗(yàn)過(guò)程控制；既能作應(yīng)力微小的位移控制，又能實(shí)現(xiàn)一定速度的試驗(yàn)過(guò)程控制；既能作應(yīng)力控制，也能作應(yīng)變控制，還能作二者復(fù)合控制，且其控制范圍相當(dāng)控制，也能作應(yīng)變控制，還能作二者復(fù)合控制，且其控制范圍相當(dāng)寬。寬。 由計(jì)算機(jī)、由計(jì)算機(jī)、 PWM流量閥和直接驅(qū)動(dòng)流量閥的多功能板卡構(gòu)成流量閥和直接驅(qū)動(dòng)流量閥的多功能板卡構(gòu)成材料試驗(yàn)機(jī)的材料試驗(yàn)機(jī)的PWM數(shù)字伺服系統(tǒng)，使材料試驗(yàn)機(jī)的控制精

25、度、控?cái)?shù)字伺服系統(tǒng)，使材料試驗(yàn)機(jī)的控制精度、控制穩(wěn)定性、控制范圍和軟件設(shè)汁的難易程度都制穩(wěn)定性、控制范圍和軟件設(shè)汁的難易程度都 有較大的改善。有較大的改善。 多層菜單形式多層菜單形式 有試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處有試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和試驗(yàn)結(jié)果輸出等子菜單；理和試驗(yàn)結(jié)果輸出等子菜單； 實(shí)時(shí)軟件濾波程序?qū)崟r(shí)軟件濾波程序 在采樣過(guò)程中運(yùn)行實(shí)時(shí)軟件濾波在采樣過(guò)程中運(yùn)行實(shí)時(shí)軟件濾波程序，消除試驗(yàn)過(guò)程中隨機(jī)干擾信號(hào)和周期性高頻信號(hào)的程序，消除試驗(yàn)過(guò)程中隨機(jī)干擾信號(hào)和周期性高頻信號(hào)的影響；影響； 標(biāo)定傳感器標(biāo)定傳感器 得到多功能板各得到多功能板各AD通道的采樣數(shù)據(jù)與通道的采樣數(shù)據(jù)與相應(yīng)各物

26、理量之間的相應(yīng)各物理量之間的 轉(zhuǎn)換關(guān)系。從而把多功能板卡各轉(zhuǎn)換關(guān)系。從而把多功能板卡各AD通道中采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成各物理量實(shí)際值。通道中采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成各物理量實(shí)際值。 主要力學(xué)性能指標(biāo)的測(cè)量主要力學(xué)性能指標(biāo)的測(cè)量 試驗(yàn)過(guò)程的控制試驗(yàn)過(guò)程的控制 在試驗(yàn)過(guò)程中可實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)時(shí)，把變形值、力值、應(yīng)在試驗(yàn)過(guò)程中可實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)時(shí)，把變形值、力值、應(yīng) 力速率、應(yīng)變速率等均顯現(xiàn)在力速率、應(yīng)變速率等均顯現(xiàn)在屏幕上，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和要求很容易地對(duì)應(yīng)力速率、屏幕上，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和要求很容易地對(duì)應(yīng)力速率、 應(yīng)變速率進(jìn)行控制。應(yīng)變速率進(jìn)行控制。 模擬再現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程模擬再現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程 試驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)自動(dòng)存入對(duì)應(yīng)文件，試驗(yàn)后可以在屏幕上模擬

27、再現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程，其中包試驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)自動(dòng)存入對(duì)應(yīng)文件，試驗(yàn)后可以在屏幕上模擬再現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程，其中包括變形值、力值、應(yīng)力速度、應(yīng)變速度等變化；括變形值、力值、應(yīng)力速度、應(yīng)變速度等變化； 這有助于分析試驗(yàn)過(guò)程中的受力狀況。這有助于分析試驗(yàn)過(guò)程中的受力狀況。 試驗(yàn)曲線的計(jì)算試驗(yàn)曲線的計(jì)算 無(wú)論在試驗(yàn)過(guò)程中，還是在試驗(yàn)后，無(wú)論在試驗(yàn)過(guò)程中，還是在試驗(yàn)后， 以數(shù)據(jù)文件的方式調(diào)出的試驗(yàn)曲線都可以進(jìn)行以數(shù)據(jù)文件的方式調(diào)出的試驗(yàn)曲線都可以進(jìn)行某些指標(biāo)值的計(jì)算。某些指標(biāo)值的計(jì)算。 試驗(yàn)報(bào)表功能試驗(yàn)報(bào)表功能 可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和要求設(shè)計(jì)試驗(yàn)報(bào)表格式，能夠把試驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入到設(shè)計(jì)好的試驗(yàn)報(bào)表可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和要求設(shè)計(jì)試驗(yàn)報(bào)表格式，能夠把試驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入到設(shè)計(jì)好的試驗(yàn)報(bào)表中；還可以根據(jù)標(biāo)難和要求，很方便地打印出試驗(yàn)報(bào)告單。中；還可以根據(jù)標(biāo)難和要求，很方便地