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Heat Transfer Modeling of Local Thermal Excitation for Surface Crack Detection and Characterization
(2010)
In diesem Beitrag wird eine Methode zur Charakterisierung von
offenen Oberflächenrissen mittels aktiver Thermografie präsentiert. Hierzu wird die
Probe ortsfest lokal mit einem Laser erwärmt und die resultierende
Oberflächentemperatur mittels Infrarotkamera aufgenommen. Bei einer ungestörten
Probe ergibt sich ein rotationssymmetrisches Temperaturprofil. Betrachtet man
hingegen einen Bereich mit einem Oberflächenriss, so kommt es durch die Störung
des lateralen Wärmetransports zu einer unsymmetrischen Temperaturverteilung.
Durch die quantitative Analyse diese Unsymmetrie lassen sich Aussagen über
geometrische Parameter des Risses treffen.
The delamination of a plaster layer, which covers a concrete structure, can be detected by active thermography. In this paper, a systematic series of measurements is described, where the gap between plaster and concrete was varied. These investigations were compared to FEM-simulations. The experimental and simulated data were in good agreement. It was found that the used experimental setup yields only marginal differences between fixed and lose plaster in the thermal behavior. However, significant characteristics within the temperature decays could be resolved, which are clearly related to the air gap.
Heat transfer modeling of local thermal excitation for surface crack detection and characterization
(2010)
In the presented paper the use of local excitation (laser beam) for crack detection and
characterization is simulated. As we could see, using the temperature differences between two
reference points was large enough to detect and characterize the crack, even for such small value of
laser power as 2 W. The influence of radiation and convection on the temperature difference was
negligible (about 0.1%). The influence of heat conduction, in case of crack with air, was very small
(about 3%). The main mechanism which influences the temperature differences between the
reference points is the heat conduction in steel. From the presented results one can see that
temperature differences are increasing with an increase of the crack depth or the crack length. Better
resolution and characterization of the crack depths and lengths should be achieved with increased
duration of heating time or the laser power. We could also see that the best position for the laser
spot to characterize the crack is the closest one. Also, comparison of 2D and 3D simulation results
for circular heat source used as local excitation mechanism had showed that only full 3D modelling
will allow accomplishing a quantitative level of comparison between experimental and simulation
results.
Untersuchung von Transport- und Schädigungsprozessen mittels lokal angeregter aktiver Thermografie
(2010)
Als schnelles und berührungsfreies Messverfahren kann die aktive
Thermografie auch in-situ eingesetzt werden, d.h. während sich Materialeigenschaften
aufgrund direkter oder indirekter Einflüsse ändern.
In diesem Beitrag stellen wir die Methode der aktiven Thermografie mittels lokaler
Laseranregung und deren Anwendung auf unterschiedliche Materialien wie Holz,
Sandstein und Keramiken vor. Mit der im Folgenden beschriebenen Methode
wurden der Einfluss von Holzschutzmitteln auf die thermischen Eigenschaften von
Holz, Feuchtetransportprozesse in Naturstein sowie die thermischen Eigenschaften
von Siliziumcarbid unterschiedlicher Dicke und von Hochtemperaturkeramiken
nach zunehmender thermischer Belastung in-situ untersucht.
Experimentelle Ergebnisse werden u. a. im Vergleich mit numerischen Simulationen
vorgestellt.