Project

Thermografische camera met een set lenzen, inclusief specifieke software voor thermo-elastische spanningsanalyse

Looptijd
15-06-2012 → 30-06-2016
Financiering
Gewestelijke en gemeenschapsmiddelen: Bijzonder Onderzoeksfonds
Onderzoeksdisciplines
  • Engineering and technology
    • Destructive and non-destructive testing of materials
Trefwoorden
Thermografische camera
 
Projectomschrijving

Wat is de spanningsverdeling nabij het oppervlak van een component tijdens fretting-vermoeiing ?

Twee componenten die met elkaar in contact zijn en waarvan één onderworpen is aan een wisselende belasting,

kunnen falen door een combinatie van oppervlakteslijtage (fretting) en vermoeiing. Om het ontstaan en de evolutie

van deze schademechanismen te beoordelen, is kennis van het spanningsveld nabij het oppervlak in het frettingcontact

van enorm belang. Analytische en numerieke modellen worden ontwikkeld om in functie van de geometrie

van het contact en de aangelegde belastingen deze spanningsvelden en hun relatie met oppervlakteslijtage en

scheurinitiatie te voorspellen. Deze grootheden zijn niet rechtstreeks meetbaar tijdens experimenten op coupons.

Pogingen om de modellen te valideren door indirecte experimentele metingen van gerelateerde grootheden zoals

bv. microslip tussen beide componenten blijken ontoereikend.

Hoe verhouden scheurinitiatie en scheurpropagatie zich in de totale vermoeiingslevensduur van een component ?

De voorspelling van de vermoeiingslevensduur van een component noodzaakt een analytische beschrijving van

scheurinitiatie en van scheurpropagatie. Verschillende modellen geven aanleiding tot sterk uiteenlopende

resultaten. Bovendien is er geen consensus over de grens tussen initiatie en propagatie. Via post-mortem evaluatie

van een gefaald proefstuk kan het verloop van de scheuruitbreiding begroot worden. Een on-line experimentele

evaluatie van scheurinitiatie en -propagatie is momenteel echter onmogelijk. Pogingen om dit via indirecte

metingen (lokale vervormingen aan het oppervlak of globale vormveranderingen) te begroten, zijn ontoereikend.

Wat is de invloed van materiaalheterogeniteit en materiaalfouten op het vervormingsgedrag van lasverbindingen ?

In numerieke modellen worden lassen geïdealiseerd als homogene materialen. De complexe microstructuur die

ontstaat als gevolg van de warmtecycli tijdens het lassen, geeft aanleiding tot variatie in mechanische

eigenschappen van het lasmateriaal en warmte-beïnvloede zone. Bij belasting tot in het plastisch gebied zal dit

leiden tot ongelijkmatige vervormingen. Ook kunnen bij het lassen kleine 'onzichtbare' fouten (insluitsels of

porositeiten) ontstaan die bij belasting aanleiding zullen geven tot sterk gelokaliseerde vervormingen of schade.

Optische metingen laten enkel toe om de vervormingen aan het oppervlak te visualiseren.

Wat is de evolutie van ductiele scheurgroei bij globale plastische vervorming ?

Als een component met kerf wordt onderworpen aan een globale plastische vervorming, zal stabiele

scheuruitbreiding aan deze kerf optreden. De faalwijze van de component wordt beheerst door het verloop van

deze scheuruitbreiding. Numerieke modellen werden ontwikkeld om de scheuruitbreiding te voorspellen. Een

experimentele meting hiervan is momenteel onmogelijk en experimentele validatie gebeurt daarom door correlatie

met een meting van de opening tussen de scheurfronten. Een generieke correlatie blijkt evenwel onbestaande.

Wat is het aandeel van thermische effecten in de wrijving en slijtage van polymeren ?

De wrijving en slijtage van polymeren wordt bepaald door mechanische (vervorming, abrasie) en fysicochemische

(adhesie, smelten) mechanismen. Beide worden deels beïnvloed door de effectieve temperatuur ten gevolge van

gedissipeerde wrijvingswarmte in het contact. Het meten van de contacttemperatuur is omzeggens onmogelijk. De

best mogelijke benadering bestaat erin het temperatuursveld op te meten in de buurt van het contact.

Deze onderzoeksvragen noodzaken een experimentele uitrusting die aan uiteenlopende eisen moet voldoen. Het

toestel moet inzetbaar zijn in diverse laboratorium-opstellingen waarbij metingen moeten uitgevoerd worden tijdens

statische, quasi-statische en dynamische experimenten. De meetzones variëren van ongeveer 10mm bij 10mm

tijdens slijtage en fretting experimenten (spatiale resolutie van 0.01mm is nodig) tot 150mm bij 150mm tijdens

vermoeiing en ductiele scheuruitbreiding (spatiale resolutie van 0.05mm is nodig) en zijn niet noodzakelijk stabiel in

de ruimte. Zowel visueel bereikbare als onbereikbare fenomenen moeten in kaart gebracht worden. De

meetmethode moet niet-destructief en contactloos zijn.

Een thermografische camera laat toe om zeer nauwkeurig, zowel spatiaal als in tijd, temperaturen aan en nabij het

oppervlak van een component te meten. Warmtedissipatie wordt veroorzaakt door fenomen als wrijving, elastische

en plastische vervormingen (thermoelastisch en thermoplastisch effect), schadeontwikkeling en -uitbreiding,

materiaalinhomogeniteiten. Een literatuuronderzoek heeft aangetoond dat thermografische camera's wereldwijd

worden ingezet voor onderzoeksactiviteiten gerelateerd aan bovenvermelde onderzoeksvragen.