Digital holography using a photographic camera

In this work an experimental device for surface deformation assessment on components and structures is presented. The system is based in a holographic interferometric technique and benefits from all the advantages associated with these techniques such as: high resolution, full field, non contact and the possibility of post processing the obtained numerical data. To perform measurements the proposed device uses digital holograms recorded with a standard digital photographic camera. In order to test and validate the system proposed some experimental results are presented and discussed

Techniques in numerical differentiation of experimentally noisy data

A comparison of different methodologies for spatial differentiation of experimental noisy data is presented. The transient displacement fields resulting from bending wave propagation on aluminum plate were measured with pulse TV-holography. A new method to perform the numerical spatial differentiation and a strategy for dealing with the border problem are presented. The method here presented results for the third order derivative and showed to be superior to the other methods tested. A good agreement between the new method and the Finite Elements Method was achieved

Medição de campos de tensões residuais: estudo preliminar

Este trabalho tem em vista o desenvolvimento de uma técnica experimental para medição de tensões residuais que possa ser uma alternativa ao clássico método do furo. Para caracterizar os campos de deformação nas proximidades do furo prevê-se a utilização do método de Moiré. Trata-se de uma técnica de campo que permite medir sem contacto, deslocamentos no plano, com uma resolução que é condicionada pela frequência espacial das redes. As técnicas para a gravação das redes nas superfícies dos objectos são descritas e caracterizadas. É também apresentada a montagem de interferometria laser utilizada para gerar, de forma controlada, a rede necessária à interrogação. Técnicas experimentais e numéricas são utilizadas para determinar as constantes de calibração ( A e B ) usadas no método do furo. Para isso é analisado, com detalhe, o campo de tensões na vizinhança de um furo cilíndrico resultante da tracção uniaxial no plano, aplicada a uma placa fina

Intumescent coating modelling based on small scale experimental tests

An investigation of two different intumescent coatings used in steel fire protection has been performed to evaluate their efficiency. Among other quantities, the steel temperature and the intumescence thickness variation were measured. A mathematical model for the intumescent coating is developed. It considers the coating decomposition and models the protection by two layers, the reacted and the unreacted layer. A comparison between the experimental results and the ones obtained from the numerical model is presented.The authors acknowledge financial support from the Portuguese Science and Technology Foundation, project PTDC/EME-PME/64913/2006, “Assessment of Intumescent Paint Behaviour for Passive Protection of Structural Elements Submitted to Fire Conditions”, and fellowship SFRH/BD/28909/2006. The authors also acknowledge the contribution from the paints producers: CIN and Nullifire

Caracterização do comportamento e das propriedades termofísicas de tintas intumescentes

Este trabalho apresenta um estudo experimental e numérico efectuado em placas de aço protegidas com tinta intumescente e sujeitas a um fluxo de calor radiante proveniente de um calorímetro de cone. As placas de aço são pintadas na face exposta ao calor com diferentes espessuras de protecção e sujeitas a diferentes fluxos de calor. A variação da temperatura em ambas as faces da placa é obtida através de termopares do tipo k soldados à placa. Os resultados permitem caracterizar o comportamento térmico do intumescente, estimar a expansão volumétrica e a taxa de perda de massa. Numericamente é utilizado o MDF para resolver o problema inverso e determinar a condutividade térmica efectiva e a temperatura à superfície do intumescente

Experimental study of intumescent fire protection coatings

The use of passive protection materials is one of the measures normally adopted to prescribe structural fire resistance, which intumescent coatings represents about one third of steel fire protection costs and is growing mainly due to their use in off-site applications. The fire resistance of an insulated steel member is determined by assessing the loadbearing capacity of the component during fire exposure. Heat transfer analysis of the insulated steel member is of great importance for determining, accurately, the critical temperature of the protected structural element, which depends essentially on the protection material properties and on the bulk fire temperature. The specification of the minimum protection thickness is, normally, recommended by manufactures. These values are based on experimental fire tests, using typical structural elements (beams and columns), being the reports kept confidential. The intumescent coating behaviour is characterized by expansion and mass loss, producing a foam char with a volume that varies from 5 to 200 times its original volume. The knowledge of the coating behaviour during a fire is fundamental when this thermal protection is applied. This presentation will address a set of full-scale experimental fire resistance tests to determine the behaviour of steel beams protected with intumescent coatings, considering different dry film thicknesses. Also a set of specimens experiments are presented and compared with a numerical study based on steel plates coated with intumescent paint and subjected to a radiant heat flux inside a cone calorimeter in well-controlled conditions. The intumescence thickness and steel temperatures are measured experimentally and used in the non linear inverse numerical analysis to assess the intumescence surface temperature and the effective thermal conductivity

Medição de campos de tensões recorrendo à técnica de Moiré

Neste trabalho é apresentada uma aplicação da técnica de Moiré para a medição de campos de tensões. O caso em estudo consiste na medição do campo de deslocamentos na superfície de um provete sob tracção, possuindo um furo passante no seu centro. As redes são obtidas por impressão laser num papel especial. A replicação da rede na superfície do provete é feita por um processo térmico com pressão controlada. Foram ensaiados provetes de alumínio. A rede registada na superfície do provete foi fotografada em diferentes fases do ensaio, estas fotografias são tratadas num programa de processamento de imagem. Os valores obtidos experimentalmente são comparados com os valores calculados com o código de elementos finitos ANSYS

Estudo analítico e numérico da resistência ao fogo de perfis metálicos protegidos com tinta intumescente

Este trabalho apresenta dois métodos analíticos para determinar a evolução da temperatura no aço, baseadas no teorema de Duhamel e no método das funções de Green. Estas soluções são baseadas no modelo unidimensional de condução de calor aplicado ao material de protecção, considerando uma condição de fronteira não homogénea na interface em contacto com o incêndio, estabelecidas para propriedades térmicas constantes e posteriormente adequadas a propriedades dependentes da temperatura através de um processo incremental. São comparados os resultados experimentais e os determinados por via analítica e numérica, utilizando o método dos elementos finitos. É ainda comparada a evolução da temperatura de vários perfis, considerando diferentes espessuras de protecção

Técnicas de derivação de dados experimentais sem propagação de ruído

Neste trabalho são apresentadas três técnicas diferentes para o cálculo das derivadas espaciais de medições experimentais. A robustez das metodologias e a sua sensibilidade ao ruído é avaliada através do cálculo dos esforços numa placa de alumínio a partir do campo de deslocamentos. A holografia digital pulsada é utilizada para obter o campo de deslocamentos gerado por uma força impulsiva. Os esforços são determinados com base na teoria de Kirchhoff para placas finas, através do cálculo das primeiras três derivadas espaciais do campo de deslocamentos medido. Para as mesmas condições de ensaio, foi realizada uma simulação por elementos finitos em Ansys® para calcular os esforços na placa. Uma comparação entre as forças calculadas por via numérica e as calculadas através das três metodologias é apresentada.Os autores agradecem à Fundação para a Ciência e a Tecnologia –FCT o apoio financeiro no âmbito do projecto POCI/EME/63236/2004

An improved mixed numerical-experimental method for stress field calculation

In this work a numerical-experimental method is used to study the dynamic behavior of an aluminum plate subjected to a small mass impact.The out-of-plane displacements,due to transient bending wave propagation,were assessed for successive time instants,using double pulse TV-holography,also known as pulsed ESPI