Exploración de técnicas de caracterización cuantitativa de defectos en placas metálicas a partir de campos ultrasónicos transitorios bidimensionales detectados mediante holografía-tv

Resumo

Las técnicas ópticas de campo completo para la detección de ultrasonidos constituyen una alternativa muy interesante para desarrollar nuevos métodos de inspección no destructiva, combinando sus ventajas características -acción remota y no perturbadora en la detección y medida de campos bidimensionales (2-D) en paralelo con gran rapidez- con la elevada capacidad de penetración y de interacción con los defectos propia de las técnicas ultrasónicas. El grupo de Metrología Óptica de la Universidad de Vigo ha desarrollado una técnica novedosa a nivel mundial denominada "Video Ultrasonido por Holografía-TV Pulsada (VUS-HTVP)" que permite la medida mediante cámaras CCD de campos ultrasónicos transitorios 2-D en piezas metálicas y la reconstrucción de su propagación en el tiempo. El objetivo de este trabajo de tesis doctoral es la exploración y el desarrollo de técnicas de simulación de la propagación y la dispersión de ondas elásticas que demuestren la capacidad para la evaluación cuantitativa de defectos en base al patrón de dispersión 2-D detectado con VUS-HTVP. En esta dirección, como primera aportación novedosa hemos desarrollado y verificado experimentalmente un modelo escalar que permite obtener una aproximación al problema de dispersión directo de ondas cuasi-Rayleigh por defectos pasantes en placas en régimen armónico y transitorio. El contraste de los resultados del modelo, obtenidos mediante el método de elementos finitos, con los datos experimentales, registrados con VUS-HTVP, demuestra un acuerdo razonable teoría-experimento en las diferentes direcciones de dispersión, tanto en amplitud como en fase, para longitudes de onda ultrasónicas menores que el espesor de la placa (i.e. en un régimen alejado de las condiciones típicas de los modelos de "placa delgada"), aunque constatando una discrepancia significativa en los valores de la amplitud del campo retrodispersado. En segundo lugar, hemos propuesto y verificado una nueva estrategia de caracterización del campo acústico radiado por un transductor en una pieza metálica opaca. Para ello hemos reconstruido la propagación de la onda elástica en el interior del metal retropropagando el campo de desplazamiento detectado con VUS-HTVP en la superficie superior de la pieza en base a la fórmula integral de Sommerfeld-Rayleigh de la teoría escalar de la difracción. Los resultados demuestran que es posible caracterizar el campo acústico radiado por el transductor en condiciones de operación y obtener la distribución espacial del fluido acoplante entre el transductor y la pieza.