ბზარები იმალება? გამოიყენეთ ინფრაწითელი გამოსახულება გრანიტის თერმოსტრესული ანალიზისთვის

ZHHIMG®-ში ჩვენ სპეციალიზირებულები ვართ გრანიტის კომპონენტების ნანომეტრიული სიზუსტით წარმოებაში. თუმცა, ნამდვილი სიზუსტე სცილდება საწყისი წარმოების ტოლერანტობას; ის მოიცავს თავად მასალის გრძელვადიან სტრუქტურულ მთლიანობას და გამძლეობას. გრანიტი, გამოყენებული იქნება ზუსტი დანადგარების ბაზებში თუ მასშტაბურ მშენებლობაში, მგრძნობიარეა შიდა დეფექტების მიმართ, როგორიცაა მიკრობზარები და სიცარიელეები. ეს ნაკლოვანებები, გარემოს თერმულ სტრესთან ერთად, პირდაპირ განსაზღვრავს კომპონენტის ხანგრძლივობას და უსაფრთხოებას.

ეს მოითხოვს მოწინავე, არაინვაზიურ შეფასებას. თერმული ინფრაწითელი (IR) გამოსახულება გრანიტის არადესტრუქციული ტესტირების (NDT) მნიშვნელოვან მეთოდად იქცა, რაც უზრუნველყოფს მისი შიდა მდგომარეობის სწრაფ, უკონტაქტო საშუალებას. თერმო-დაძაბულობის განაწილების ანალიზთან ერთად, ჩვენ შეგვიძლია გადავიდეთ დეფექტის უბრალოდ აღმოჩენის მიღმა და სტრუქტურულ სტაბილურობაზე მისი გავლენის ჭეშმარიტად გაგებაზე.

სითბოს დანახვის მეცნიერება: ინფრაწითელი გამოსახულების პრინციპები

თერმული ინფრაწითელი გამოსახულება მუშაობს გრანიტის ზედაპირიდან გამოსხივებული ინფრაწითელი ენერგიის აღებით და მისი ტემპერატურულ რუკად გარდაქმნით. ტემპერატურის ეს განაწილება ირიბად ავლენს თერმოფიზიკურ თვისებებს.

პრინციპი მარტივია: შიდა დეფექტები თერმული ანომალიების სახით მოქმედებს. მაგალითად, ბზარი ან სიცარიელე ხელს უშლის სითბოს დინებას, რაც იწვევს ტემპერატურის შესამჩნევ სხვაობას მიმდებარე ხმის მასალისგან. ბზარი შეიძლება გამოიყურებოდეს როგორც უფრო ცივი ზოლი (სითბოს ნაკადის დაბლოკვა), ხოლო მაღალფოროვან რეგიონს, სითბოს ტევადობის სხვაობის გამო, შეიძლება აჩვენოს ლოკალიზებული ცხელი წერტილი.

ტრადიციულ NDT ტექნიკასთან შედარებით, როგორიცაა ულტრაბგერითი ან რენტგენის გამოკვლევა, ინფრაწითელი გამოსახულება მნიშვნელოვან უპირატესობებს გვთავაზობს:

• სწრაფი, დიდი ფართობის სკანირება: ერთ სურათს შეუძლია რამდენიმე კვადრატული მეტრის დაფარვა, რაც იდეალურს ხდის მას დიდი მასშტაბის გრანიტის კომპონენტების, როგორიცაა ხიდის სხივები ან მანქანების საწოლები, სწრაფი სკანირებისთვის.
• უკონტაქტო და არადესტრუქციული: მეთოდი არ საჭიროებს ფიზიკურ შეერთებას ან კონტაქტურ გარემოს, რაც უზრუნველყოფს კომპონენტის ხელუხლებელი ზედაპირის ნულოვან მეორად დაზიანებას.
• დინამიური მონიტორინგი: ის საშუალებას იძლევა ტემპერატურის ცვლილების პროცესების რეალურ დროში აღრიცხვის, რაც აუცილებელია თერმულად გამოწვეული პოტენციური დეფექტების იდენტიფიცირებისთვის მათი განვითარებისას.

მექანიზმის გახსნა: თერმოსტრესის თეორია

გრანიტის კომპონენტები გარდაუვლად განიცდიან შიდა თერმულ სტრესებს გარემოს ტემპერატურის რყევების ან გარე დატვირთვების გამო. ეს რეგულირდება თერმოელასტიურობის პრინციპებით:

• თერმული გაფართოების შეუსაბამობა: გრანიტი კომპოზიტური ქანია. შიდა მინერალურ ფაზებს (როგორიცაა ფელდშპატი და კვარცი) განსხვავებული თერმული გაფართოების კოეფიციენტები აქვთ. ტემპერატურის ცვლილებისას, ეს შეუსაბამობა იწვევს არათანაბარ გაფართოებას, რაც ქმნის დაჭიმვის ან შეკუმშვის სტრესის კონცენტრირებულ ზონებს.
• დეფექტის შეზღუდვის ეფექტი: ბზარების ან ფორების მსგავსი დეფექტები თავისთავად ზღუდავს ლოკალიზებული სტრესის გამოთავისუფლებას, რაც იწვევს მიმდებარე მასალაში სტრესის მაღალ კონცენტრაციას. ეს ბზარის გავრცელების ამაჩქარებლის როლს ასრულებს.

რიცხვითი სიმულაციები, როგორიცაა სასრული ელემენტების ანალიზი (FEA), აუცილებელია ამ რისკის რაოდენობრივი განსაზღვრისთვის. მაგალითად, 20°C ციკლური ტემპერატურის რყევის დროს (როგორც ტიპიური დღე/ღამის ციკლი), ვერტიკალური ბზარის შემცველ გრანიტის ფილაზე შეიძლება განვითარდეს 15 მპა-მდე ზედაპირული დაჭიმვის დაძაბულობა. იმის გათვალისწინებით, რომ გრანიტის დაჭიმვის სიმტკიცე ხშირად 10 მპა-ზე ნაკლებია, ამ დაძაბულობის კონცენტრაციამ შეიძლება გამოიწვიოს ბზარის ზრდა დროთა განმავლობაში, რაც სტრუქტურულ დეგრადაციას გამოიწვევს.

ინჟინერია მოქმედებაში: შენარჩუნების შემთხვევის შესწავლა

უძველესი გრანიტის სვეტის რესტავრაციის ბოლოდროინდელ პროექტში, თერმული ინფრაწითელი გამოსახულების გამოყენებით, ცენტრალურ მონაკვეთში მოულოდნელად აღმოჩენილი იყო რგოლისებრი ცივი ზოლი. შემდგომმა ბურღვამ დაადასტურა, რომ ეს ანომალია შიდა ჰორიზონტალური ბზარი იყო.

დაიწყო თერმოდაძაბულობის შემდგომი მოდელირება. სიმულაციამ აჩვენა, რომ ზაფხულის სიცხის დროს ბზარში პიკური დაჭიმვის ძაბვა 12 მპა-ს აღწევდა, რაც სახიფათოდ აღემატებოდა მასალის ლიმიტს. საჭირო გამოსწორება იყო ეპოქსიდური ფისის ზუსტი ინექცია სტრუქტურის სტაბილიზაციისთვის. შეკეთების შემდგომმა ინფრაწითელმა შემოწმებამ დაადასტურა მნიშვნელოვნად უფრო ერთგვაროვანი ტემპერატურული ველი, ხოლო დაძაბულობის სიმულაციამ დაადასტურა, რომ თერმული სტრესი შემცირდა უსაფრთხო ზღვრამდე (5 მპა-ზე ქვემოთ).

ჯანმრთელობის მოწინავე მონიტორინგის ჰორიზონტი

თერმული ინფრაწითელი გამოსახულება, მკაცრ დაძაბულობის ანალიზთან ერთად, უზრუნველყოფს ეფექტურ და საიმედო ტექნიკურ გზას კრიტიკული გრანიტის ინფრასტრუქტურის სტრუქტურული ჯანმრთელობის მონიტორინგისთვის (SHM).

ამ მეთოდოლოგიის მომავალი მიუთითებს გაუმჯობესებულ საიმედოობასა და ავტომატიზაციაზე:

1. მულტიმოდალური შერწყმა: ინფრაწითელი მონაცემების ულტრაბგერით ტესტირებასთან გაერთიანება დეფექტის სიღრმისა და ზომის შეფასების რაოდენობრივი სიზუსტის გასაუმჯობესებლად.
2. ინტელექტუალური დიაგნოსტიკა: ღრმა სწავლების ალგორითმების შემუშავება ტემპერატურის ველების სიმულირებულ დაძაბულობის ველებთან დასაკავშირებლად, რაც დეფექტების ავტომატურ კლასიფიკაციისა და რისკის პროგნოზირების საშუალებას იძლევა.
3. დინამიური IoT სისტემები: ინფრაწითელი სენსორების ინტეგრირება IoT ტექნოლოგიასთან მასშტაბური გრანიტის სტრუქტურების თერმული და მექანიკური მდგომარეობების რეალურ დროში მონიტორინგისთვის.

შიდა დეფექტების არაინვაზიური იდენტიფიცირებით და მასთან დაკავშირებული თერმული სტრესის რისკების რაოდენობრივი განსაზღვრით, ეს მოწინავე მეთოდოლოგია მნიშვნელოვნად ახანგრძლივებს კომპონენტების სიცოცხლის ხანგრძლივობას, რაც უზრუნველყოფს მემკვიდრეობის შენარჩუნებისა და ძირითადი ინფრასტრუქტურის უსაფრთხოების სამეცნიერო გარანტიას.