Ανάπτυξη ηλεκτρομαγνητο-θερμικής μεθόδου για μη καταστροφικό έλεγχο σε αγώγιμα υλικά
Το αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας εναλλακτικής μεθόδου μη καταστροφικού ελέγχου (ΜΚΕ) για αγώγιμα υλικά, που συνδυάζει την ηλεκτρομαγνητική διέγερση - επαγωγική θέρμανση του υλικού και επιθεώρηση με μεταβατική υπέρυθρη θερμογραφία. Με ένα μεταβαλλόμενο μαγνητ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2010
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/3342 |
| id |
nemertes-10889-3342 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Μη καταστροφικός έλεγχος Ηλεκτρομαγνητο-θερμική μέθοδος Αγώγιμα υλικά Επαγωγική θέρμανση Υπέρυθρη θερμογραφία Εντοπισμός ρωγμών Δινορρεύματα Πηνία Non destructive testing Electromagnetic-thermal method Conductive materials Induction heating Infrared thermography Crack detection Eddy currents Coils 620.112 |
| spellingShingle |
Μη καταστροφικός έλεγχος Ηλεκτρομαγνητο-θερμική μέθοδος Αγώγιμα υλικά Επαγωγική θέρμανση Υπέρυθρη θερμογραφία Εντοπισμός ρωγμών Δινορρεύματα Πηνία Non destructive testing Electromagnetic-thermal method Conductive materials Induction heating Infrared thermography Crack detection Eddy currents Coils 620.112 Τσόπελας, Νικόλαος Ανάπτυξη ηλεκτρομαγνητο-θερμικής μεθόδου για μη καταστροφικό έλεγχο σε αγώγιμα υλικά |
| description |
Το αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας εναλλακτικής μεθόδου μη καταστροφικού ελέγχου (ΜΚΕ) για αγώγιμα υλικά, που συνδυάζει την ηλεκτρομαγνητική διέγερση - επαγωγική θέρμανση του υλικού και επιθεώρηση με μεταβατική υπέρυθρη θερμογραφία.
Με ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο επάγονται δινορρεύματα εντός του εξεταζόμενου δοκιμίου. Η θερμότητα που παράγεται από τα δινορρεύματα, δημιουργεί θερμοκρασιακές διαφορές οι οποίες τείνουν να εξομαλυνθούν μέσω της θερμικής αγωγής. Κάποια ατέλεια στη δομή του υλικού, όπως είναι μια ρωγμή, θα επηρεάσει άμεσα ή έμμεσα τη ροή της θερμότητας και κατ’ επέκταση τη θερμοκρασιακή κατανομή στην επιφάνεια του υλικού. Χρησιμοποιώντας την υπέρυθρη θερμογραφία μπορούμε να απεικονίσουμε σε δύο διαστάσεις τη θερμοκρασιακή κατανομή της επιφάνειας του επιθεωρούμενου δοκιμίου και να εντοπίσουμε την ατέλεια αυτή.
Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται στην υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση της αποτελεσματικότητας και της αξιοπιστίας της ηλεκτρομαγνητοθερμικής μεθόδου ως μεθόδου ΜΚΕ σε αγώγιμα υλικά. Αφού πραγματοποιηθεί αναλυτική περιγραφή του μοντέλου με το οποίο προσεγγίζονται τα ηλεκτρομαγνητικά - θερμικά φαινόμενα της ηλεκτρομαγνητικής διέγερσης - επαγωγικής θέρμανσης αγώγιμων υλικών, αναπτύσσεται υπολογιστικός κώδικας για την υλοποίηση του μοντέλου. Με τη χρήση του υπολογιστικού προγράμματος διερευνάται η σημασία και η σπουδαιότητα ενός μεγάλου πλήθους παραμέτρων που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα της ηλεκτρομαγνητοθερμικής μεθόδου με απώτερο στόχο τη βελτιστοποίηση της. Στη συνέχεια ακολουθεί πειραματική επαλήθευση των αριθμητικών αποτελεσμάτων, όπου και αποδεικνύεται η αξιοπιστία των υπολογιστικών μοντέλων που χρησιμοποιήσαμε κατά την αριθμητική διερεύνηση της μεθόδου. Κατ’ αυτόν τον τρόπο επαληθεύεται η αποτελεσματικότητα της μεθόδου στον ΜΚΕ έλεγχο αγώγιμων υλικών.
Το γενικό συμπέρασμα που προκύπτει είναι ότι η ηλεκτρομαγνητοθερμική μέθοδος αποτελεί μια αξιόπιστη μέθοδο για τον ΜΚΕ αγώγιμων υλικών. Απομένει πλέον να διερευνηθούν οι δυνατότητες της μεθόδου στο έπακρο, ώστε να αναδειχθεί το εύρος των εφαρμογών αυτής και να χρησιμοποιηθεί ενδεχομένως σε περιπτώσεις όπου μέχρι σήμερα κυριαρχούν άλλες διαγνωστικές μέθοδοι. |
| author2 |
Σιακαβέλλας, Νικόλαος |
| author_facet |
Σιακαβέλλας, Νικόλαος Τσόπελας, Νικόλαος |
| format |
Thesis |
| author |
Τσόπελας, Νικόλαος |
| author_sort |
Τσόπελας, Νικόλαος |
| title |
Ανάπτυξη ηλεκτρομαγνητο-θερμικής μεθόδου για μη καταστροφικό έλεγχο σε αγώγιμα υλικά |
| title_short |
Ανάπτυξη ηλεκτρομαγνητο-θερμικής μεθόδου για μη καταστροφικό έλεγχο σε αγώγιμα υλικά |
| title_full |
Ανάπτυξη ηλεκτρομαγνητο-θερμικής μεθόδου για μη καταστροφικό έλεγχο σε αγώγιμα υλικά |
| title_fullStr |
Ανάπτυξη ηλεκτρομαγνητο-θερμικής μεθόδου για μη καταστροφικό έλεγχο σε αγώγιμα υλικά |
| title_full_unstemmed |
Ανάπτυξη ηλεκτρομαγνητο-θερμικής μεθόδου για μη καταστροφικό έλεγχο σε αγώγιμα υλικά |
| title_sort |
ανάπτυξη ηλεκτρομαγνητο-θερμικής μεθόδου για μη καταστροφικό έλεγχο σε αγώγιμα υλικά |
| publishDate |
2010 |
| url |
http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/3342 |
| work_keys_str_mv |
AT tsopelasnikolaos anaptyxēēlektromagnētothermikēsmethodougiamēkatastrophikoelenchoseagōgimaylika |
| _version_ |
1771297256731836416 |
| spelling |
nemertes-10889-33422022-09-05T14:06:29Z Ανάπτυξη ηλεκτρομαγνητο-θερμικής μεθόδου για μη καταστροφικό έλεγχο σε αγώγιμα υλικά Τσόπελας, Νικόλαος Σιακαβέλλας, Νικόλαος Σιακαβέλλας, Νικόλαος Γεωργίου, Δημοσθένης Φιλιππίδης, Θεόδωρος Κωστόπουλος, Βασίλειος Πολύζος, Δημοσθένης Κούη, Μαρία Θεοδουλίδης, Θεόδωρος Tsopelas, Nikolaos Μη καταστροφικός έλεγχος Ηλεκτρομαγνητο-θερμική μέθοδος Αγώγιμα υλικά Επαγωγική θέρμανση Υπέρυθρη θερμογραφία Εντοπισμός ρωγμών Δινορρεύματα Πηνία Non destructive testing Electromagnetic-thermal method Conductive materials Induction heating Infrared thermography Crack detection Eddy currents Coils 620.112 Το αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας εναλλακτικής μεθόδου μη καταστροφικού ελέγχου (ΜΚΕ) για αγώγιμα υλικά, που συνδυάζει την ηλεκτρομαγνητική διέγερση - επαγωγική θέρμανση του υλικού και επιθεώρηση με μεταβατική υπέρυθρη θερμογραφία. Με ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο επάγονται δινορρεύματα εντός του εξεταζόμενου δοκιμίου. Η θερμότητα που παράγεται από τα δινορρεύματα, δημιουργεί θερμοκρασιακές διαφορές οι οποίες τείνουν να εξομαλυνθούν μέσω της θερμικής αγωγής. Κάποια ατέλεια στη δομή του υλικού, όπως είναι μια ρωγμή, θα επηρεάσει άμεσα ή έμμεσα τη ροή της θερμότητας και κατ’ επέκταση τη θερμοκρασιακή κατανομή στην επιφάνεια του υλικού. Χρησιμοποιώντας την υπέρυθρη θερμογραφία μπορούμε να απεικονίσουμε σε δύο διαστάσεις τη θερμοκρασιακή κατανομή της επιφάνειας του επιθεωρούμενου δοκιμίου και να εντοπίσουμε την ατέλεια αυτή. Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται στην υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση της αποτελεσματικότητας και της αξιοπιστίας της ηλεκτρομαγνητοθερμικής μεθόδου ως μεθόδου ΜΚΕ σε αγώγιμα υλικά. Αφού πραγματοποιηθεί αναλυτική περιγραφή του μοντέλου με το οποίο προσεγγίζονται τα ηλεκτρομαγνητικά - θερμικά φαινόμενα της ηλεκτρομαγνητικής διέγερσης - επαγωγικής θέρμανσης αγώγιμων υλικών, αναπτύσσεται υπολογιστικός κώδικας για την υλοποίηση του μοντέλου. Με τη χρήση του υπολογιστικού προγράμματος διερευνάται η σημασία και η σπουδαιότητα ενός μεγάλου πλήθους παραμέτρων που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα της ηλεκτρομαγνητοθερμικής μεθόδου με απώτερο στόχο τη βελτιστοποίηση της. Στη συνέχεια ακολουθεί πειραματική επαλήθευση των αριθμητικών αποτελεσμάτων, όπου και αποδεικνύεται η αξιοπιστία των υπολογιστικών μοντέλων που χρησιμοποιήσαμε κατά την αριθμητική διερεύνηση της μεθόδου. Κατ’ αυτόν τον τρόπο επαληθεύεται η αποτελεσματικότητα της μεθόδου στον ΜΚΕ έλεγχο αγώγιμων υλικών. Το γενικό συμπέρασμα που προκύπτει είναι ότι η ηλεκτρομαγνητοθερμική μέθοδος αποτελεί μια αξιόπιστη μέθοδο για τον ΜΚΕ αγώγιμων υλικών. Απομένει πλέον να διερευνηθούν οι δυνατότητες της μεθόδου στο έπακρο, ώστε να αναδειχθεί το εύρος των εφαρμογών αυτής και να χρησιμοποιηθεί ενδεχομένως σε περιπτώσεις όπου μέχρι σήμερα κυριαρχούν άλλες διαγνωστικές μέθοδοι. The subject matter of the present dissertation is the development of an alternative method for non-destructive inspection of conducting materials, which combines electromagnetic excitation – thermal conduction and inspection with transient infrared thermography. A time-varying magnetic field is used to induce eddy currents inside the conducting material under inspection. The Ohmic power generated in the material by the eddy currents creates temperature gradients which tend to be ironed out through thermal conduction. A defect in the material structure, such as a cracking, will affect the heat flow either directly or indirectly and hence the temperature distribution at the surface of the material. By employing infrared thermography, it is then possible to visualize in two-dimensional the temperature distribution over the excited surface of the tested specimen and detect the defect. The present dissertation focuses on computational and experimental investigation of the effectiveness and reliability of electromagnetic-thermal method as a method for non destructive inspection of conductive materials. After have been made a detailed description of the model which describes the electromagnetic-thermal phenomena of electromagnetic excitation - induction heating in conductive materials, it was developed a computer program based on the above model. Using the computer program we investigated the significance and the importance of a large number of parameters affecting the effectiveness of electromagnetic-thermal method, with a view to optimize the method. The experimental verification of numerical results, indicate the reliability of computational model used in the numerical investigation of the method and verifies the method’s effectiveness for non destructive inspection of conducting materials. The general conclusion is that the electromagnetic - thermal method is a reliable method for non destructive inspection of conductive materials. It remains the full potentials of the method to be investigated, in order to extend the range of applications and use the method in cases where today dominate other diagnostic methods. 2010-07-13T07:55:12Z 2010-07-13T07:55:12Z 2009-11 2010-07-13T07:55:12Z Thesis http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/3342 gr Η ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. 6 application/pdf |
