[发明专利]基于真实微观组织结构SEM‑EBSD图像的有限元模型建模方法

说明书

基于真实微观组织结构SEM‑EBSD图像的有限元模型建模方法，本发明涉及SEM‑EBSD图像的有限元模型建模方法。本发明的目的是为了解决现有构建的代表性体积单元模型与材料真实晶体结构具有较大差异，精度低以及基于真实微观组织结构的建模方法研究设备十分昂贵的问题。一、截取关注区域，得到一幅补全四周的晶粒图像；二、得到非单像素的红色线条；三、得到细化后的图像；四、进行去毛刺处理，得到处理后的图像：五、进行晶粒均匀化，得到均匀处理后的图像；六、对图像的所有晶粒拐点的直角进行连接处理；七、得到晶粒和整个晶粒图谱。本发明用于SEM‑EBSD图像的有限元模型建模领域。

技术领域

本发明涉及SEM-EBSD图像的有限元模型建模方法。

背景技术

在采用晶体塑性有限元方法研究金属材料的晶粒尺度力学性能时，需要构建与真实材料微结构具有近似结构的代表性体积单元(Representative volume element，RVE)模型。目前，有多种算法可以实现代表性体积单元的构建，包括元胞自动机、蒙特卡洛算法、相场法、冯洛诺伊图(Voronoi diagram)等方法。然而，这些方法构建的模型一般是以多边形近似晶粒形状，部分方法构建的模型不能反映晶向特征，使得构建的代表性体积单元模型与材料真实晶体结构具有较大差异，有限元仿真研究的精度低。近年来，出现大量基于真实微观组织结构的建模方法，例如基于中子原位检测技术重构三维几何模型的方法，但是该型研究设备十分昂贵，还没有广泛使用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有构建的代表性体积单元模型与材料真实晶体结构具有较大差异，精度低以及基于真实微观组织结构的建模方法研究设备十分昂贵的问题，而提出基于真实微观组织结构SEM-EBSD图像的有限元模型建模方法。

基于真实微观组织结构SEM-EBSD图像的有限元模型建模方法具体过程为：

步骤一、截取关注区域，得到一幅补全四周的晶粒图像；具体过程为：

从整个晶粒图谱中任意选取一幅图像，被选取的图像区域是无边界线的图像区域，采用一个矩形边框将无边界线的图像区域补全四边，得到一幅补全四周的晶粒图像；

步骤二、消除步骤一得到图像中的干扰线条，得到非单像素的红色线条；具体过程为：

采用SEM-EBSD对步骤一得到的补全四周的晶粒图像进行识别，得到补全四周的晶粒图像的晶粒图谱上除了以黑色为晶界包围的晶粒外，还存在以红色为晶界包围的晶粒，采用RGB颜色转换，将步骤一得到的补全四周的晶粒图像的白色反色为黑色，黑色改为红色，红色转为黑色；

所述采用RGB颜色转换，黑色改为红色中的红色线条为非单像素的红色线条；

SEM-EBSD为结晶学-扫描电镜；

步骤三、采用L形骨架，对步骤二得到的非单像素的红色线条进行细化，得到细化后的图像；

步骤四、对步骤三得到的细化后的图像进行去毛刺处理，得到处理后的图像：

步骤五、对步骤四得到的处理后的图像进行晶粒均匀化，得到均匀处理后的图像；

步骤六、对经步骤五得到的均匀处理后的图像的所有晶粒像素拐点的直角进行连接处理，得到处理后的图像；

步骤七、对步骤六得到的处理后的图像每一个闭合边界区域所代表的晶粒进行编号，根据组成晶粒晶界的像素点的坐标位置搜索每个像素点的连接关系，得到晶粒和整个晶粒图谱。

本发明的有益效果为：