• 제목/요약/키워드: 음향 방출법

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복합재료 파손 시 발생하는 음향방출의 3차원 유한요소 해석 (Three Dimensional FE Analysis of Acoustic Emission of Composite Plate)

  • 백승훈;박시형;김승조
    • Composites Research
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    • 제18권5호
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    • pp.15-20
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    • 2005
  • 본 논문에서는 복합재 파손에 의한 음향방출해석을 3차원 유한요소법과 외연시간적분법을 이용하여 구현하였다. 음원모델은 등가체적력 모델을 사용하였다. 계산기법의 타당성을 검증하기 위해 단일 섬유가 내재된 등방성 평판에서 섬유파손 시 발생하는 탄성파에 의한 동적변위를 시험과 비교하였다. 적층 복합재의 경우, 섬유와 기지를 각기 모델링한 방법과 균질화한 모델을 비교하여 차이점을 비교하였다. 음향방출에서 발생하는 고주파 성분을 검출하기 위해 계산시간 스텝이 매우 작아야 하며, 매우 많은 자유도의 모델이 동반되어야 한다. 이러한 대규모 문제를 효과적으로 해결하기 위해 병렬 계산 기법을 도입하였다.

열습환경을 고려한 탄소섬유/에폭시 복합재의 핀 체결부 파괴거동 (Failure Behavior of Pin-jointed Carbon/Epoxy Composites under Hygrothermal Environmentals)

  • 김찬규;황영은;윤성호
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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    • pp.411-413
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    • 2012
  • 본 연구에서는 핀 하중 시험을 통해 열습환경이 탄소섬유/에폭시 복합재료에 미치는 영향을 조사하고 음향방출법을 적용하여 핀 체결부의 파손거동을 분석하였다. 열습환경이 적용된 핀 체결부 시편은 base (침수전), RT (상온침수), HT ($75^{\circ}C$침수)의 세 가지의 조건으로 구분하였다. 결과에 의하면 RT의 경우 base에 비해 베어링강도의 저하정도가 적지만 수분과 온도가 동시에 적용된 열습환경에 노출된 HT의 경우 베어링강도의 저하정도가 크게 나타났다. 또한 음향방출법을 적용하여 누적히트수를 분석한 결과에 따르면 열습을 고려한 경우가 base에 비해 모재균열에 의한 이벤트가 감소하는 경향이 나타났다.

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음향초음파와 음향방출에 의한 복합재료-금속 접착접합부의 피로손상 평가 (Assessment of Fatigue Damage of Adhesively Bonded Composite -Metal Joints by Acousto-Ultrasonics and Acoustic Emission)

  • 권오양;이경주
    • 비파괴검사학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.425-433
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    • 2001
  • 복합재료-금속 접착접합부가 사용 중 반복 하중을 받을 때 발생하는 피로 손상도를 음향초음파(acousto-ultrasonics; AU)법과 음향방출(acoustic emission; AE)법을 이용하여 평가하였다. 피로시험에는 단일겹치기(single-lap) 시험편을 사용하였으며, AU법을 통해 취득한 신호로부터 음향초음파변수(acousto-ultrasonic parameters; AUP)와 피로손상과의 상관관계 곡선을 얻고, AE법에서는 누적 AE events를 통한 피로손상과의 상관관계 곡선을 얻어, AU법과 AE법의 결과를 비교하였다. 이 곡선들은 피로손상에 의한 고분자기지 복합재료의 강성 저하$(E/E_0)$를 나타내는 곡선과 매우 유사하며, 이를 바탕으로 피로 손상도의 예측과 잔여 수명의 예측이 가능하다. 또한 피로 하중의 초기 단계와 피로손상의 누적에 의해 급격한 변화가 나타나는 단계의 파형 주파수 성분을 비교하여, 피로 파괴의 마지막 단계에서 나타나는 신호 중에는 본격적인 피로손상에 의해 발생하는 AE 신호 성분이 포함되어 있음을 확인할 수 있었다.

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로켓 연소관 조립체의 음향방출 신호해석 (Interpretation of AE Signals from Rocket Motor Case Assembly)

  • 이상호;황태경;문순일
    • 비파괴검사학회지
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    • 제23권5호
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    • pp.488-496
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    • 2003
  • 본 연구에서는 금속재 연소관내부에 단열고무/내열복합재로 구성된 연소관 조립체의 품질평가에 적용 가능한 음향방출 비파괴 시험 평가 기법을 정립하기 위하여 그간 수행되었던 시험결과를 종합하여 실제 생산에 적용 가능한 평가 기법을 정립하였다. 유한요소 code를 사용하여 연소관 조립체 구조 해석한 결과를 바탕으로 내열복합재에 절개선이 있는 연소관 표면의 스트레인과 절개선이 없는 연소관 표면의 스트레인 값을 비교하였다 해석결과는 공압시험 중 연소관 표면에 부착된 스트레인 값과 음향방출센서로부터 측정된 신호와 비교함으로써 연소관과 단열고무 접착성이 확인되었다. 음향방출법을 이용하여 금속재 연소관과 단열고무와의 접착성을 평가하는 방법으로서 실제 생산과정에 적용 가능함을 확인하였다.

항공용 복합재료에 대한 음향방출의 활용 (Acoustic Emission Application for Aerospace Composite Materials)

  • 이상호
    • 비파괴검사학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.313-318
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    • 2001
  • 본 연구에서는 복합재료에 적용 가능한 음향방출 비파괴 시험 평가 기법의 정립을 목표로, 복합재 표준 시험용 평가 시편(STEB), 금속재 압력용기 내부의 복합재 내열튜브, 추진기관 토출관 등의 수압 보증 시험에서 음향방출 시험법을 적용하였다. 복합재 표준 시험용 평가 시편의 경우 음향방출 hit rate parameter를 이용하여 파열압력이 낮은 시편(2100psi이하)과, 파열압력이 높은 시편(2100psi이상)과의 구분이 가능하였으며, 파열압력이 낮은 시편은 파열압력의 50%범위내에서 과열위치의 탐지가 가능하였다. 금속재 압력용기 내부의 복합재료 내열튜브 및 추진기관 토출관의 시험 결과, 수압시험 중 크랙의 발생 압력, 초기 발생 위치, 및 진전과정의 탐지가 가능하였다.

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초음파와 음향 방출법을 이용한 복합재료 직교적층판의 점진적 손상과정에 관한 연구 (Responses of Ultrasonic Backscattered Energy and AE Charateristics on the Progressive Damage of Crossply Composite Laminates)

  • 전흥재
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제24권5호
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    • pp.1084-1092
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    • 2000
  • Responses of ultrasonic back scattered energy and AE (Acoustic Emission) characteristics related to the progressive damage of $[0/90-{2}]_s$ and $[0/90-{4}]_s$ crossply laminates were studied. It was found that the ultrasonic backscattered energy was sensitive to the matrix cracking but not sensitive to other failure mechanisms. However, AE was proved to be sensitive to matrix cracking as well as other failure mechanisms.AE signals were analyzed by investigating the amplitude and number of counts per event for corresponding applied strain. Loading and unloading tests were conducted separately. AE results showed Kaiser effect in the crossply composite laminates and ultrasonic results supported the AE results.

열충격 응력세기계수와 파괴실험 (Thermal Shock Stress Intensity Factor and Fracture Test)

  • 이강용;심관보
    • 대한기계학회논문집
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    • 제14권1호
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    • pp.130-137
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    • 1990
  • 본 연구에서는 Bueckner의 가중함수법을 열충격 문제에 도입하여 열충격 응력 세기계수를 구하고, 평면변형을 파괴인성치와 비교하여 재료가 열충격을 받은 후 파괴 되는 시간을 이론적으로 계산한다. 또한 음향 방출법을 이용하여 파괴시간을 측정하 고 이론치와 비교한다.

PZT 및 PVDF 센서에 따른 음향방출과 Micromechanical 시험법을 이용한 단일 Basalt 섬유 강화 에폭시 복합재료의 비파괴 손상감지능 평가 (Evaluation of Nondestructive Damage Sensitivity on Single-Basalt Fiber/Epoxy Composites using Micromechanical Test and Acoustic Emission with PZT and PVDF Sensors)

  • Kim, Dae-Sik;Park, Joung-Man;Jung, Jin-Kyu;Kong, Jin-Woo;Yoon, Dong-Jin
    • Composites Research
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    • 제17권4호
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    • pp.61-67
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    • 2004
  • Micromechanical 시험법과 음향방출을 이용하여 단일 basalt 섬유 강화 에폭시 복합재료의 비파괴 손상감지능을 평가하였다. 음향방출 센서로는 PZT 및 고분자 PVDF와 P(VDF-TrFE)를 사용하였고 단섬유 강화 시험법에서 각 센서 종류에 따른 손상감지능을 상호 비교하였다. 고분자 센서는 시편 표면에 부착시키거나 내부에 함침시켜 사용하였지만 PZT 센서는 표면에 부착하여 사용하였다. 고분자 센서를 시편 표면에 부착시킨 경우와 함침시킨 경우 감지능은 비슷하였지만 부착의 경우 debonding 신호가 많아 함침 시키는 방법이 손상감지에 더 효과적이었다. 손상 감지능은 PZT센서가 가장 높았고, 함침 및 부착 모두에서 PVDF와 P(VDF-TrFE) 센서의 손상감지능은 거의 비슷하였다.

음향방출법을 이용한 치아/복합레진 수복재의 계면부 파괴해석 (Interfacial fracture analysis of human tooth/composite resin restoration using acoustic emission)

  • 구자욱;최낙삼
    • Composites Research
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    • 제22권6호
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    • pp.45-51
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    • 2009
  • 치아의 와동에 수복된 치과용 복합레진을 광(LED) 조사를 통해 경화 수축시키면서 음향방출(acoustic emission, AE)법을 이용하여 와동 벽면과 복합레진 사이의 계면상태를 실시간 해석하였다. 복합레진의 중합 수축에 의해 AE 신호들이 검출되었는데 계면 접착 상태가 나쁜 경우, 경화 수축률이 큰 초기 1분 동안 많은 AE 사상들이 관측되었으며, 이들 AE는 주파수범위가 주로 100-200kHz인 돌발형이었다. 인간치아 재질의 시편에서 발생된 AE 사상수는 스테인리스 스틸 시편보다 적었으나, PMMA 시편보다는 많았고 접착제의 도포 상태가 양호할수록 검출되는 AE 사상수는 적었다. AE 파라미터의 특성은 복합레진과 링재 사이의 접착부에서 발생하는 인장형 균열전파 및 복합레진의 수축에 따른 링재의 압축거동과 관련되었으며, 음향방출법이 치아 수복물의 접착성에 대한 비파괴 검사법으로써 유효함을 알았다.

안전밸브 유체 누설 감지 기법에 대한 연구 (A Study on fluid leak detection technique for Safety valve)

  • 김동수;류호근;장훈;채장범
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2014년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.215-215
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    • 2014
  • 현재 가장 많이 사용되고 있는 스프링식 안전밸브는 스프링과 설정치 드리프트, 누설 취약성, 채터링에 의한 시트 파손등의 문제점을 지니고 있다. 안전밸브 디스크에서 발생하는 유체 누설은 안전밸브 설정압력 개방에 영향을 주며, 시트(Seat)면의 이물질 삽입, 균열 및 유체에 의한 침식(Erosion) 등에 의해 밸브 핵심 부품이 쉽게 손상되어 기기 성능 저하를 초래하게 된다. 따라서 유체 누설을 조기에 탐지하고 정량화하여 해당 기기의 상태정보 제공을 통한 누설 감지 기법 연구가 요구된다. 원자력 발전소의 경우 밸브에서 유체가 누설되면 밸브의 오작동 및 운전 안정성 저해 요인이 된다. 따라서 본 연구에서는 음향방출법을 이용하여 안전밸브의 유체 누설을 평가하고, 안전밸브의 음향신호 측정 위치 선정 및 누설량에 따른 음향신호를 분석하고자 한다.

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