Characterization of vertical cracks using lock-in vibrothermography

Abstract

Esta tesis se centra en la aplicación de la vibrotermografía lock-in para la detección y caracterización dedefectos verticales sumergidos. En esta técnica, la pieza se excita mediante ultrasonidos, que generancalor en los defectos por fricción o deformación plástica. Este calor se difunde por el material y susefectos se pueden detectar midiendo la temperatura superficial mediante una cámara infrarroja. Con el finde caracterizar defectos es necesario resolver el problema inverso, que consiste en recuperar la geometríade las fuentes de calor a partir de la distribución de temperatura superficial medida. Éste es un problemamal puesto, ya que su solución es fuertemente dependiente de pequeños errores en los datos y la inversiónes inestable. Se ha implementado un algoritmo de inversión robusto, basado en minimización pormínimos cuadrados estabilizados mediante términos de penalización basados en los funcionales deTikhonov, Total Variation y L1, capaz de reconstruir distribuciones de fuentes de calor partiendo de datosde vibrotermografía. El algoritmo se ha analizado con datos sintéticos y se ha optimizado con el fin deextender su aplicación a la caracterización del mayor rango de geometrías de fuentes de calor posible.Los resultados obtenidos se han verificado con datos experimentales obtenidos en ensayos devibrotermografía lock-in, utilizando muestras con fuentes de calor verticales calibradas. Finalmente, se hahecho uso del algoritmo de inversión para caracterizar grietas reales en una muestra soldada de Inconel718 y los resultados están en buena correlación cualitativa con los resultados del ensayo de líquidospenetrantes realizado posteriormente.