Detecção e caracterização de defeitos internos por termografia infravermelha pulsada

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rodríguez, Fernando de Jésus López
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/129291
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014.
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spelling Detecção e caracterização de defeitos internos por termografia infravermelha pulsadaEngenharia mecânicaTermografiaRadiacao infravermelhaTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014.A termografia pulsada (TP) é uma técnica promissora para a avaliação não-destrutiva de materiais. O protocolo de inspeção consiste na aplicação de um pulso térmico no espécime e monitorar a resposta térmica da superfície via radiação infravermelha (IV). Descontinuidades internas aparecem na sequência térmica como "hot spots" ou padrões térmicos irregulares, os quais são prodruzidos por alterações na taxa interna de difusão de calor. Apesar de ser uma das técnicas mais usadas e atrativas para a avaliação não-destrutiva, sua aplicação apresenta grandes desafios especialmente durante a inspeção de materiais anisotrópicos. 'Blurring', a perda de visibilidade devido aos efeitos da condução lateral de calor e a não-uniformidade produzida durante a excitação térmica representam as maiores limitações da TP. Esta tese é focada na otimização da inspeção por TP em laminados compósitos. Para tal propósito, foi desenvolvido um modelo termo-numérico para a análise da resposta térmica da material devido a presença de defeitos internos. Um estudo paramétrico foi desenvolvido com o objetivo de estudar o impacto do aquecimento não-uniforme, da intensidade da radiação e da geometria dos defeitos em vários parâmetros informativos da inspeção por TP. Uma análise das três técnicas mais usadas para o tratamento de sinais termográficos foi realizada e os seus desempenhos foram avaliados em função da relação sinal-ruído no ponto de maior contraste entre região com defeito e região sem defeito. Neste trabalho foi desenvolvida uma nova técnica de processamento e análise de imagens térmicas. A nova técnica - baseada no método de regressão dos mínimos quadrados parciais (PLSR) - decompõe a sequência térmica em variáveis latentes, permitindo assim a separação das diversas fontes de ruído que afetam a qualidade das imagens. A partir deste método de correlação foi desenvolvido um modelo empírico para a quantificação da profundidade e tamanho lateral dos defeitos empregando dados experimentais. Ambos os métodos - de tratamento de sinais e quantificação de defeitos - foram analisados e comparados com técnicas tradicionais, apresentando uma melhoria substancial na relação sinal-ruído e na precisão no processo de inversão de profundidade e forma dos defeitos.<br>Abstract: Pulsed thermography (PT) is a novel and promissory technique for the nondestructive and evaluation (NDT&E) of materials. The inspection protocol consists in pulse heating the specimen while monitoring the resulting thermal response via infrared (IR) radiation. Subsurface discontinuities appear as transient hot spots or irregular thermal patterns in the thermogram sequence, which are produced by the alterations in the internal heat diffusion fluxes. In spite of being one of the most used and attractive methods for the NDT&E, its application still presents challenges specially when inspecting anisotropic materials. 'Blurring', the lost of defect visibility due to the effects of lateral heat conduction and the non-uniform heating produced during the application of the thermal excitation, represent the major drawbacks of PT. This thesis is focused on the optimization of the PT inspection of laminated composites. A thermal-numerical model is developed in order to analysis the thermal response of the material due to the presence of subsurface defects. A parametric study was performed aiming to study the impact of the effects of non-uniform heating, irradiation density and defects geometry on several informative variables of the PT inspection. An in-depth analysis of three of the most used PT sinal processing techniques was carried out and their performance was evaluated in terms of the signal-to-noise (SNR) at maximum signal contrast. In this work was also developed a new promissory technique for the processing and analysis of thermographic data. The new method - based on partial least squares regression (PLSR) - decomposes the thermal sequence into latent variables, allowing to separate several sources of noise affecting the quality of the images. From the statistical correlation method an empirical model was developed for the quantification of the depth and lateral size of defects using experimental data. Both methods - for the signal processing and for the inversion of depth and lateral size - were analyzed and compared with traditional techniques, achieving a substantial improvement in the signal-to-noise ratio and in the accuracy in the prediction results of depth and lateral size of the defects.Nicolau, Vicente de PauloMaldague, XavierUniversidade Federal de Santa CatarinaRodríguez, Fernando de Jésus López2015-02-05T20:55:06Z2015-02-05T20:55:06Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisxlii, 161 p. | il., grafs., tabs.application/pdf328997https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/129291engreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2015-02-05T20:55:06Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/129291Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732015-02-05T20:55:06Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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