王炳英，侯振波，徐圣朋

（中国石油大学 机电工程学院，山东 青岛266580）

裂纹尖端张开位移CTOD（crack tip opening displacement）是弹塑性断裂力学的一个重要参量，反映试验材料或焊接接头的抗开裂性能［1］，按照BS7448规范［2］规定，板厚超过50mm的焊接接头必须做CTOD试验，CTOD断裂韧性指标在焊接结构的安全评估方面应用广泛，因此很有必要在材料、材控专业的教学中增加CTOD试验。CTOD试验常用的测量方法是采用位移传感器，先测量裂纹嘴的张开位移，再换算出CTOD值。但是由于位移传感器的布置、装夹等方面的原因，需要对试件进行专门处理，给CTOD试验带来了不便，而且难以直接测量CTOD值。

为了能让学生形象地理解材料的抗开裂性能，并节约试验耗材，利用图像采集技术取代传统的位移传感器，直接采集裂纹尖端区的位移图像信息，让学生观察裂纹扩展的动态信息，应用图像处理软件对CTOD试验中裂纹尖端区的图像信息进行处理，直接获得相关试验数据，试验利用单个试样可多次演示开裂前裂纹张开位移，也可以进行裂纹开裂后的CTOD测试，试验结果精确直观，试验过程快捷经济。

1 系统总体结构及硬件实现

试验系统是在现有液压万能试验机的基础上，加载基于CMOS图像传感器的工业数字摄像机组成。主要由CTOD主体试验、数字图像采集、数据传输及存储、PC机实时图像处理及显示四部分组成，其总体结构框图见图1。

图1 系统总体结构

裂纹尖端扩张区数字图像的采集是通过高分辨率工业数字摄像机实现的。……