用于接头评估的裂纹扩展机械发光可视化

为了利用力致发光传感减少结果误差，本方案介绍了力致发光传感器的制备方法、应采用的测量环境类型以及为保证重复性所需的记录条件。该方法的优势在于能够直接可视化裂纹尖端、强度、应力分布及其在机械刺激下的集中情况，而这些参数原本难以直接量化。本方案重点在于粘附性能评估测试过程中力学信息的可视化。

它还可用于结构健康监测、结构、结构材料和接头的设计与机械激励。演示ML涂料喷涂步骤的是Yumi Nogami。进行DCB和搭接剪切试验的是Wakana Sugawa、Chieko Hirakawa、Maiko Iseki和Yoko Sakamoto，他们是我实验室的技术人员。

首先，通过使用喷枪或喷雾罐将力致发光涂料涂覆在双悬臂梁（DCB）的预处理表面上，制备测试试样。接着，将喷涂有力致发光涂料的试样安装到机械测试机上，使用专用夹具构建力致发光测量的实验装置。将相机放置在每个测试试样表面的前方，正对需要监测的裂纹尖端位置。

然后检查相机设置，确保其能够在预计的力学测试测量时间内记录下余辉。在DCB测试中进行力致发光观测时，将相机的录制速率设为每秒一帧或两帧，曝光时间设为0.5秒或1秒，增益设为最大值。接着，使用蓝色LED从各个相机方向对喷涂了力致发光涂料的DCB试样照射470纳米蓝光，激发一分钟。

在结束蓝光照射前5秒启动相机记录。让样品在黑暗中保持1分钟，以确保余辉完全衰减。然后使用机械测试机以1毫米/分钟的加载速率施加机械载荷，以获取力致发光图像。

利用裂纹扩展过程中喷涂了力致发光涂料的试样上力致发光点所确定的裂纹尖端位置信息，通过公式计算裂纹长度，从而获得以千焦每平方米表示的断裂韧性G1C。在进行搭接剪切试验中的力致发光观测时，将相机记录速率设置为每秒10至50帧，曝光时间设置为0.02或0.1秒，增益调至最大。然后用波长为470纳米的蓝光照射喷涂了力致发光涂料的DCB试样，启动相机记录，并在黑暗条件下等待，如前所述。

以每分钟1至5毫米的加载速率施加机械载荷，以获得力致发光图像。在DCB测试过程中记录到的力致发光行为显示，由于应变集中，在初始裂纹位置出现强烈的力致发光现象。在搭接剪切（Lap-Shear）测试过程中记录到的力致发光行为显示，首先在粘接搭接区域的边缘出现强烈的力致发光，随后力致发光点从粘接边缘向中心移动，并在中心点观察到强烈的力致发光。

需要牢记的最重要事项是力致发光传感器薄膜性能的平衡。机械擦除前的等待时间以及记录条件。在轻量化结构中，接头和复合材料被认为是模拟力学行为的难点部分。

机械发光视觉传感方法为合理的设计与预测提供了真实且准确的解答。