Машинное зрение в оценке in situ параметров неоднородности анизотропных изделий SLM в ходе растяжения

Предложена оригинальная методика расчёта in situ характеристик неоднородности анизотропных материалов на базе технологии машинного зрения (фотограмметрии). Объектами являлись образцы порошковых сплавов 316L и Inconel 718, изготовленные по технологии селективного лазерного сплавления (SLM) и подвергнутые равномерному одноосному растяжению.
Методика базируется на совместном использовании в расчёте параметров кривых
упрочнения, построенных по результатам определения in situ интенсивностей истинных
напряжений и деформаций в отдельных микрообъёмах образцов. В качестве таких микрообъёмов использовали поперечные сечения делительной сетки, нанесенной на поверхность
образцов. Информацию о геометрии ячеек делительной сетки, изменявшуюся в процессе
растяжения, получали в измерительном блоке из результатов фотограмметрии — измерений цифровых изображений делительной сетки, полученных в ходе фотофиксации образца
при растяжении.
В расчётном блоке с помощью методики получены уравнения зависимостей показателя неоднородности материала по механическим свойствам и характеристики неравномерности его пластической деформации от интенсивностей действующих напряжений и деформаций.
Применение математических алгоритмов оптимизации фотограмметрии и программирование блока расчётов на языке высокого уровня Python позволит автоматизировать
процесс расчёта полученных уравнений с входящими в них параметрами и в итоге создавать базы данных характеристик анизотропии и неоднородности свойств изделий, изготовленных методом SLM. Это обеспечит разработку теоретических основ для углублённого анализа и обоснованного прогнозирования влияния технологической анизотропии и неоднородности свойств изделий SLM на их работоспособность in situ.

1. Kunze, K., Etter, T., Grдsslin, J., Shklover, V. Texture, anisotropy in microstructure and mechanical properties of IN738LC alloy processed by selective laser melting (SLM)// Mater. Sci. Eng. A. 2015. Vol. 620. P. 213-222.

2. Song, B., Dong, S., Coddet, P., Liao, H., Coddet C. Fabrication of NiCr alloy parts by selective laser melting: columnar microstructure and anisotropic mechanical behavior//Mater. and Design. 2014. Vol. 53. P. 1-7.

3. Popovich, A. A., Sufiiarov, V.Sh., Borisov, E.V., Polozov, I.A. Microstructure and mechanical properties of Inconel 718 produced by SLM and subsequent heat treatment//Key Eng. Mater. 2015. Vol. 651-653 Pp. 665-670.

4. Чуканов, А.Н. Анизотропия физико-механических свойств при послойном лазерном синтезе // «Современные проблемы и направления развития металловедения и термической обработки металлов и сплавов», посвящ. 150-ю акад. А.А. Байкова: Сб. научн. статей МНПК. (18.09.2020 г); Курск: Юго-Зап. гос. ун-т, 2020. - 271 с. - С. 244-247.

5. Чуканов, А.Н., Терёшин, В.А., Цой, Е.В., Матвеева, А.В. Машинное зрение в анализе волновых спектров деформации аддитивных изделий SLM-технологии // «Перспективные материалы науки, технологий и производства», Межд. научно-практич. конф. (24 мая 2022 года); Сб. научн. статей Юго-Зап. гос. ун-т. Курск: Юго-Зап. гос. ун-т, 2022. - 377 с.- С. 325-329.

6. Чуканов, А.Н., Цой, Е.В., Яковенко, А.А., Малий, Д.В., Гончаров, С.С. Фотограмметрия в фиксации и анализе локализованной деформации 3d образцов//4 МНПК «Современные проблемы и направления развития металловедения и термической обработки металлов и сплавов», посвященная памяти академика А.А. Байкова (СМП-04)».- Сб. научн. тр. (15.09.2023 г.).- Юго-Зап. гос. ун-т, Курск: ЮЗГУ, 2023. - С. 168 – 173.

7. Чуканов, А.Н., Цой, Е.В., Фролов, А.А. Использование фотограмметрии в технологической подготовке обучающихся вузов // Современные материалы, техника и технологии, 2024. - № 2(53). – С. 43-48.

8. Чуканов, А.Н., Цой, Е.В., Фролов, А.А. Разработка технологии регистрации и анализа локализованной деформации материалов // Современные материалы, техника и технологии, 2024. - № 2(53). - С. 49-51.

9. Чуканов, А.Н., Яковенко, А.А., Цой, Е.В., Гончаров, С.С. Коэффициент Ланкфорда и скорость деформации в изделиях селективного лазерного сплавления // 2 Всеросс. нац. научно-техн. конф. «Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении (ТМ-05)» Сб. научн. тр. (11-12.04.2024 г.).- Воронежский гос. техн. ун-т, г. Воронеж: ВГТУ, 2024. 425 с. - С. 382-387.

10. Чуканов, А.Н., Добровольский, Н.Н., Цой, Е.В., Яковенко, А.А. Математические методы наблюдения волновых процессов при деформации изделий 3d технологии» // Известия Юго-Западного государственного университета. Техника и технологии. - 2023. - Т.13 (4). - С. 32 - 42.

11. Чуканов, А.Н., Цой, Е.В., Фролов, А.А. Разработка технологии регистрации и анализа локализованной деформации материалов // Современные материалы, техника и технологии, 2024. - № 2(53). - С. 49-51.

12. Чуканов, А.Н., Коротков, В.А., Яковенко, А.А., Цой, Е.В., Фролов, А.А. Определение коэффициента анизотропии и скорости локальной деформации в аддитивных сплавах // Известия ТулГУ. Серия: Технические науки. -2024. Вып. 3. – С. 224 - 229.

13. Моськин, Г.В., Никитенков, В.Л., Ситкарев, Г.А. Синтез матрицы преобразования перспективы // Вестник Сыктывкарского университета. Серия 1. Математика. Механика. Информатика. 2013. № 17. С.127-134.

14. Suyoung, Seo. Line-Detection Based on the Sum of Gradient // Angle Differences Applied Sciences, Vol. 10, Iss. 1, 2019. https://doi.org/10.3390/app10010254

15. Yichao Zhou, Haozhi Qi, Yi Ma, End-to-End Wireframe Parsing // arXiv.org. 2021. [Текст электронный:]: 04.05.2021. URL: https://arxiv.org/abs/1905.03246. (Дата обращения 10.08.2023).

16. James H. Elder, Emilio J. Almazan, Yiming Qian, Ron Tai. MCMLSD: A Probabilistic Algorithm and Evaluation Framework for Line Segment Detection // arXiv.org. 2020. [Текст электронный:] URL: https://arxiv.org/abs/2001.01788 (Дата обращения 10.08.2023).

17. Басалов, Ю.А., Чуканов, А.Н., Цой, Е.В. Анализ видеоизображений в рамках задачи вычисления локальных деформаций при растяжении//Матер. XXII Межд. конф. «Алгебра, теория чисел, дискретная геометрия и многомасштабное моделирование: современные проблемы, приложения и проблемы истории», посвящ. 120-летию со дня рожд. акад. А.Н. Колмогорова и 60-летию со дня открытия школы-интернат № 18 при Московском универ-

18. ситете. - Тула, 26-29.09.2023 г.- Тула: Тул. гос. пед. ун-т им. Л.Н. Толстого. - 350 с.-Тула, 2023. С. 370-373.

19. Механика неоднородных тел: уч. пос./ В.И. Андреев, М.: Изд-во «Юрайт». 2015, 255 с.

20. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х Т./Ред. совет: Е.И. Семёнов и др.– Т.1. Материалы и нагрев. Испытания технологических свойств листовых материалов- А.Д. Матвеев. – М.: Машиностроение, 1985. 568 с. С. 154-163.

21. Чуканов, А.Н., Коротков, В.А., Яковенко, А.А., Цой, Е.В., Фролов, А.А. Характер упрочнения аддитивных сплавов высокой прочности // Известия ТулГУ. Серия: Технические науки. -2024. Вып. 4. – С. 421 - 426.

22. Чуканов, А.Н., Коротков, В.А., Яковенко, А.А., Цой, Е.В., Фролов, А.А. Влияние анизотропии на характер упрочнения в аддитивных сплавах высокой прочности // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2024. Т.14, № 3. С. 19–29. https://doi.org/10.21869/2223-1528- 2024-14-3-19-29