Naslov Primjena infracrvene termografije na karakterizaciju geometrijskih, fizikalnih i mehaničkih svojstava materijala
Naslov (engleski) The application of infrared thermography to the characterization of geometric, physical and mechanical properties of materials
Autor Petra Bagavac
Mentor Lovre Krstulović-Opara (mentor)
Član povjerenstva Željko Domazet (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Branko Klarin (član povjerenstva)
Član povjerenstva Bojan Milovanović (član povjerenstva)
Član povjerenstva Endri Garafulić (član povjerenstva)
Član povjerenstva Miro Bugarin (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Splitu Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje (Zavod za strojarstvo i brodogradnju) Split
Datum i država obrane 2021-11-10, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Strojarstvo Opće strojarstvo (konstrukcije)
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 621 - Strojarstvo. Nuklearna tehnika. Strojevi
Sažetak U ovom radu je predložena metoda lock-in termografije kao metoda bez razaranja za pregled trupa broda i detekciju osmotskih oštećenja. Kako bi se metoda primijenila, bilo je potrebno konstruirati jednostavno upravljanje halogenim lampama putem releja. Metoda je evaluirana i usporednim pregledom trupa broda ultrazvučnom metodom. Predložena metoda je bolja jer je metoda punog polja i otklanja nedostatke ultrazvučne kontrole kao što je slab izlazni signal ometen anizotropnom strukturom trupa.
Nadalje, metoda pulsne termografije u transmisijskom režimu rada predložena je kao metoda za kontrolu bez razaranja posuda pod talkom. Predloženom metodom pregledana je čelična ronilačka boca, ozbiljno oštećena korozijskim oštećenjima. Korozijska oštećenja su poseban izazov za termografska ispitivanja jer su plitka i nepravilnog oblika. Napravljen je iskorak i u kontroli bez razaranja kompozitnih materijala. Izrađeno je više uzoraka s različitom vrstom oštećenja. Oštećenja se međusobno razlikuju po karakteru oštećenja, dubini na kojoj se nalaze te obliku. Svi izrađeni uzorci pregledani su pulsnom termografijom, a izlazni signal je zaglađen rekonstrukcijom termografskog signala. U ovom dijelu su dani prijedlozi za izbor stupnja polinoma kojim će se vršiti rekonstrukcija signala te evaluacija slika koeficijenata polinoma u svrhu odabira najbolje slike koeficijenta polinoma. Predložen je i algoritam za automatizaciju NDT ispitivanja koji se temelji na traženju najvećeg toplinskog gradijenta termalne slike koji zapravo definira rub između oštećenog i neoštećenog područja. Algoritam je testiran za svaki uzorak na odabranoj najboljoj slici. Metoda pulsne termografije je primijenjna na metalne materijale dobre toplinske provodljivosti tako da su kao izvor topline korištene fotografske bljeskalice velike gustoće energije. Dubina na kojoj se nalaze provrti ravnog dna je proporcionalna slijepoj frekvenciji te je zapisana jednadžbom. Izračunata je toplinska difuzivnost CFRP kompozitnog materijala i toplinska difuzivnost aluminija. Vrijednosti toplinske difuzivnosti CFRP materijala uvelike odstupaju u literaturi pa je u ovom radu toplinska difuzivnost izračunata na dva načina, korištenjem različitih izvora toplinske pobude. Rezultati ne odstupaju značajno, pa su dobivene vrijednosti prihvaćene kao ispravne. Kod mjerenja difuzivnosti metalnih materijala, kao vanjski izvor topline mora se koristiti izvor velike gustoće energije i tada vrijednosti toplinske difuzivnosti odgovaraju vrijednostima pronađenima u literaturi. Na samom kraju je ispitivanje bez razaranja putem metode aktivne termografije modelirano metodom konačnih elemenata. Ovaj model će poslužiti za optimizaciju u kojoj je cilj određivanje nepoznatog toplinskog parametra metala (npr. toplinska difuzivnost).
Sažetak (engleski) In this paper, the lock-in thermography method is proposed as a non-destructive method for inspection of the hull and detection of osmotic damage. In order to apply the method, it was necessary to construct a simple controler for halogen lamps via relays. The method was evaluated by a comparative examination of the hull with an ultrasonic method. The proposed method is better because it is a full-field method and eliminates the disadvantages of ultrasonic control such as a weak output signal disturbed by the anisotropic structure of the hull. Furthermore, the method of pulsed thermography in the transmission mode of operation has been proposed as a method for non-destructive testing of high pressure tank. The proposed method was applied on a steel diving bottle, severely affected by corrosion damage. Corrosion damage is a special challenge for thermographic tests because it is shallow and irregular in shape. A step forward has also been made in non-destructive testing of composite materials. Multiple samples with different types of damage were made. Damages differ from each other in the nature of the damage, the depth at which they are located and the shape. All produced samples were examined by pulse thermography and the output signal was smoothed by reconstruction of the thermographic signal. In this part, suggestions are given for the selection of the degree of the polynomial which is used to perform the reconstruction of the signal and the evaluation of the images of the polynomial coefficients in order to select the best image in sequence of the polynomial coefficients. An algorithm for automating NDT testing based on the largest thermal gradient of the thermal image witch defines the boundary between the damaged and undamaged area is also proposed. The algorithm was tested for each sample using selected best image. The method of pulsed thermography was applied to metallic materials with excellent thermal conductivity, wherein high-density photographic flashes were used as a heat source. The depth at which flat-bottomed holes are located is proportional to the blind frequency and is written by the proposed equation. The thermal diffusivity of CFRP composite material and the thermal diffusivity of aluminum were calculated. The values of thermal diffusivity of CFRP materials differ greatly in the literature, so in this paper the thermal diffusivity is calculated in two ways, using different sources of thermal excitation. The results do not deviate significantly, so the obtained values are accepted as correct. When measuring the diffusivity of metallic materials, a source of high energy density must be used as an external heat source and then the values of thermal diffusivity correspond to the values found in the literature. At the very end, the non-destructive testing by the active thermography method was modeled by the finite element method. This model will be used for optimization in which the goal is to determine an unknown thermal parameter of the material (e.g. thermal diffusivity).
Ključne riječi
Infracrvena termografija
lock-in termografija
rekonstrukcija termografskog signala
pulsna termografija
analiza glavnih komponenti
osmoza
toplinska difuzivnost
korozija
MKE toplinskog toka
Ključne riječi (engleski)
Infrared thermography
lock-in thermography
termographic signal reconstruction
pulse phase thermography
principal component thermography
osmotic damages
thermal diffusivity
corrosion
FEM heat analysis
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:179:789358
Datum promocije 2022
Studijski program Naziv: Strojarstvo Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti, polje strojarstvo (dr. sc.)
Vrsta resursa Tekst
Opseg 140 str.
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Pristup korisnicima matične ustanove
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2022-02-28 11:56:10