Ontwikkelen van een multifysica computationeel model ter ondersteuning van thermosonics voor het effeciënt visualiseren van defecten

In het voorbije decennium is de belangstelling op het gebied van thermosonics als één van de populaire technieken voor niet-destructief testen (NDT) om mogelijke interne defecten te lokaliseren, sterk toegenomen. NDT technieken stellen ons in staat om informatie over de inwendige structuur van een materiaal te verkrijgen, zonder het materiaal te vernietigen of eventueel aanwezige schade groter te maken. In het specifieke geval van thermosonics ontvangt het bestudeerde staal een ultrasone excitatie, waardoor de elastische golven zich doorheen het materiaal verspreiden. Wanneer deze golven interageren met schade, zullen er ofwel reflecties van de golf optreden (wanneer het defect contactoppervlakten heeft die elkaar niet raken) of zullen beide oppervlakken van het defect in contact komen om zo het botsen en  wrijven van beide  oppervlakken te ervaren (bvb. wanneer het defect pas beginnend is). Wanneer het contact wrijving ondervindt, wordt mechanische energie omgezet in thermische energie en zal het defect zoals een warmtebron reageren. Deze lokale injectie van warmte zal door het object diffuseren, totdat het oppervlakte bereikt wordt, waar het dan naar de lucht uitstraalt om door thermische sensoren te worden opgevangen. Door de opgemeten informatie te bestuderen, kan essentiële informatie over de interne structuur verkregen worden.

In dit manuscript wordt fundamenteel onderzoek gedaan om een multifysisch eindige elementen rekenmodel te bouwen om thermosonics te ondersteunen voor efficiënte visualisatie van defecten in materialen.
Om beter te begrijpen wat er in het materiaal gebeurt, werd een multifysisch model ontwikkeld, gebaseerd op niet-lineaire mechanische, dynamische en thermische aspecten om zowel het klappen, het wrijven en het opwarmen van de oppervlakken van het defect in het contactmodel te beschrijven.
Een set van verschillende virtuele experimenten worden uitgevoerd door numerieke simulaties en worden hier besproken om het bewijs te leveren van een kwalitatief werkend model.
Het fundamentele onderzoek dat in dit manuscript  gepresenteerd wordt, geeft aan dat het multiphysics computationele model in staat is om het gedrag te simuleren van een defect materiaal dat een ultrasone excitatie ervaart en een respons genereert die wordt waargenomen door zowel de generatie van niet-lineaire frequentiekarakteristieken als de dissipatie van thermische energie.
Hierdoor is dit model geschikt om te worden gebruikt als hulpmiddel om defecten binnenin een materiaal te bestuderen en begrijpen, gebaseerd op data opgemeten via thermosonics.