شبيه سازي كاربرد تكنيك پالس ترموگرافي در تشخيص عيوب زيرسطحي در نمونه هاي فولادي و آلومينيومي

Simulation of Pulse Thermography Application for Subsurface Defects Detection in Steel and Aluminum Sample

يكي از رايج ترين شاخصه ها براي پايش سلامت سازه ها و تجهيزات صنعتي دما است. هر نوع خرابي از قبيل ماشين آلات معيوب، خوردگي مواد، نقص در اتصالات و تغير شكل هاي ناشي از انواع بارگذاري باعث ايجاد يك توزيع دماي غير عادي در سطح آن جزء مي گردد. امروزه ترموگرافي مادون قرمز(IRT) يك ابزار تكامل يافته و مورد پذيرش در ارزيابي هاي غيرمخرب(NDE) به شمار مي رود كه بدون احتياج به تماس با نمونه، قادر است سطح قابل توجهي را در زمان كوتاهي مورد بازرسي قرار دهد. با استفاده از شبيه سازي يك فرآيند، با صرف زمان و هزينه به مراتب كمتر در مقايسه با انجام تست آزمايشگاهي، قادر به درك و شناخت بهتر عوامل موثر در رابطه با تشخيص و تحليل عيب موجود در ماده خواهيم بود؛ در اين مقاله به كمك روش اجزاء محدود (FEM)به شبيه سازي تكنيك پالس ترموگرافي پرداخته مي شود. اين روش بازرسي بر اساس گرمايش زودگذر سطح نمونه هدف و مشاهده گراديان دما در هنگام خنك شدن سطح به وسيله دوربين هاي مادون قرمز پايه گذاري شده است و در مواد فلزي كه داراي قابليت هدايت گرمايي و نفوذ حرارتي بالا هستند، پاسخگويي بهتري خواهد داشت. نتايج حاصل از شبيه سازي عددي در نرم افزار المان محدود ABAQUS ، با مشاهدات حاصل از تست هاي تجربي موجود در ساير مقالات براي نمونه هاي فولادي و آلومينيومي مقايسه شده است.

One of the most common indications for health monitoring of industrial structures and equipment is temperature. Any failure, such as faulty machines, corrosion of materials, defects in joints and deformations due to various types of loading, causes an abnormal temperature distribution at its surface. Today, infrared thermography (IRT) is an evolved and accepted tool in non-destructive evaluations (NDE) that can, without contact with the sample, be able to inspect a significant surface in a short time. By simulating a process, by far less time and cost compared to a laboratory test, we will be able to better understand the effective factors associated with the diagnosis and analysis of the defect contained in the material; this paper based on Finite Element Method (FEM), simulates pulse thermography technique. This inspection method is based on the transient heating of the target sample surface and the observation of the temperature gradient by infrared cameras when the surface is cooled. This technique will be better responsive to metal materials with high thermal conductivity and thermal diffusion. The results of numerical simulation in ABAQUS finite element software, have been compared with the observations from the experimental tests available in other papers for steel and aluminum specimens.