Avaliação do efeito da microestrutura na velocidade de propagação de ondas longitudinais criticamente refratadas utilizando arrays ultrassônicos
| Autor: | Pereira Junior, Paulo, 1982 |
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| Rok vydání: | 2015 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Repositório Institucional da UnicampUniversidade Estadual de CampinasUNICAMP. |
| Druh dokumentu: | Doctoral Thesis |
| Popis: | Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Junior Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Made available in DSpace on 2018-08-28T12:03:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PereiraJunior_Paulo_D.pdf: 3933527 bytes, checksum: ce6440b45089eda939114fc7869bdc4d (MD5) Previous issue date: 2015 As técnicas não destrutivas que utilizam ondas ultrassônicas para avaliação de tensões mecânicas se destacam pela sua simplicidade e baixo custo. A medição de tensão por ultrassom utiliza o princípio da acustoelasticidade que relaciona a variação da velocidade de ondas elásticas com a variação da tensão no material. Entretanto, não apenas a tensão influencia a velocidade de onda, mas também a microestrutura do material inspecionado. A influência da microestrutura pode levar a erros de medição de tensão. O objetivo deste trabalho é verificar a viabilidade da utilização de imagens ultrassônicas para avaliar o efeito de variações microestruturais na velocidade da onda ultrassônica longitudinal criticamente refratada (Lcr) utilizada na medição de tensões. As imagens são geradas a partir de sinais obtidos por uma sonda de transdutores estratificados (array) ultrassônicos e aplicando a técnica Total Focusing Method (TFM). Os sinais obtidos com o array contêm reflexões causadas pela microestrutura granular do material que resultam em um ruído no sinal conhecido como ruído de grão. Por esta razão, os sinais e consequentemente a imagem formada contêm informação acerca da microestrutura do material. Neste trabalho foram verificadas as relações entre tamanho e forma de grão, velocidade de onda e intensidade de ruído em imagens de TFM para amostras de aço ASTM A36. A influência da tensão e temperatura nas imagens ultrassônicas também foi analisada. Os resultados mostraram que assim como a velocidade de onda, a intensidade do ruído de grão nas imagens de TFM também sofre influência do tamanho e forma do grão do material. Entretanto, não foram verificadas variações significativas no ruído de grão em função da tensão aplicada e temperatura. Sendo a intensidade do ruído de grão nas imagens sensível somente às variações microestruturais do material, a técnica pode ser empregada para corrigir valores de velocidade de onda para medições de tensão. No trabalho também é proposto um modelo matemático para obtenção de imagens de TFM para uma dada distribuição de grãos. Os resultados obtidos com o modelo mostraram boa concordância qualitativa com os dados experimentais para a frequência de 2,5 MHz Non-destructive techniques using ultrasonic waves to evaluate stresses excel for exhibiting simplicity and low cost. Stress evaluation by ultrasound applies the acoustoelastic theory that relates the variation in velocity of elastic waves with the variation in stress in the material. However, not only stress has influence in wave velocity, but also the microstructure of the specimen being evaluated. The microstructure influence can lead to errors in the stress measurement. The aim of this work is to verify the feasibility of using ultrasonic images to evaluate the effect of microstructural variations in the velocity of longitudinal critically refracted waves (Lcr) used in stress measurements. The images are generated from signals obtained with a probe of ultrasonic array applying the Total Focusing Method (TFM). The signals recorded using the array contain reflections caused by the granular structure of the material that creates a noise in the signal known as grain noise. For this reason, the signals and consequently the images formed carry information about the material¿s microstructure. In this work, it was verified the relations between size and shape of grains, wave velocity and noise intensity in TFM images for samples of ASTM A36 steel. The influence of stress and temperature in the ultrasonic images was also verified. The results showed that as for the wave velocity, the grain noise intensity in TFM images are also influenced by size and shape of grains that constitute the material under inspection. Nevertheless, no significant variations were seen in the noise intensity due to the applied stress or temperature changes. Being the noise intensity of the images sensitive only to microstructural variations, the technique presented can be used to correct values of ultrasonic wave speed in the stress evaluations. In this work, it is also proposed a mathematical model to obtain TFM images for a given distribution of grains. The results showed qualitative good agreement between simulated and experimental data for the frequency of 2,5 MHz Doutorado Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico Doutor em Engenharia Mecânica |
| Databáze: | Networked Digital Library of Theses & Dissertations |
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