Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.6
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pp.751-756
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2010
Ultrasonic nonlinearity is very sensitive to changes in material properties. This paper describes the study of the correlation between heat treatment and ultrasonic nonlinearity by taking nonlinear factors into consideration. A modified formula was proposed for ultrasonic velocity. This formula indicated that the changes occurring in nonlinearity during heat treatments cause changes in the ultrasonic velocity. The experimental results show that the relative nonlinearity parameters calculated from the modified ultrasonic velocities and the ratio of amplitudes of the second harmonic and fundamental wave are in good agreement. The experimental results prove that heat treatment can result in changes in material nonlinearity. Moreover, the relative nonlinearity parameter calculated from the modified velocity formula is has a large value. Since this parameter has high sensitivity to changes in nonlinearity, it can be used to represent the relative nonlinearity change calculated in this study by using the modified formula for ultrasonic velocity.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.36
no.2
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pp.112-120
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2016
The nonlinearity parameter is frequently measured as a sensitive indicator in damaged material characterization or tissue harmonic imaging. Several previous studies have employed the plane wave solution, and ignored the effects of beam diffraction when measuring the non-linearity parameter ${\beta}$. This paper presents a multi-Gaussian beam approach to explicitly derive diffraction corrections for fundamental and second harmonics under quasilinear and paraxial approximation. Their effects on the nonlinearity parameter estimation demonstrate complicated dependence of ${\beta}$ on the transmitter-receiver geometries, frequency, and propagation distance. The diffraction effects on the non-linearity parameter estimation are important even in the nearfield region. Experiments are performed to show that improved ${\beta}$ values can be obtained by considering the diffraction effects.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.33
no.1
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pp.14-19
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2013
Nonlinearity parameter is an inherent property of materials measuring fundamental acoustic amplitude($A_1$) and second harmonic amplitude($A_2$). However, measurement of $A_1$ and $A_2$ has complex calibration procedure, many researchers prefer to measure relative nonlinearity parameter rather than absolute nonlinearity parameter. But, relative nonlinearity parameter is only detect materials degradation with various degradation samples, it is limited application in determining third order elastic constants of materials. Therefore, in this study, the piezoelectric detection method is adopted to measure absolute nonlinearity parameter due to experimental simplicity compare to capacitive detector. Linearity of measurement system is verified by $A_1^2vsA_2$ plot, and we measured ultrasonic nonlinearity parameters of fused silica and Al2024-T4.
Kim, C.S.;Park, Ik-Keun;Jhang, Kyung-Young;Kim, Noh-Yu
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.28
no.3
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pp.285-291
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2008
We have experimentally investigated the cyclic deformation in copper using ultrasonic nonlinearity. The observation and characterization of dislocation substructure have been conducted using transmission electron microscope and electron backscattered diffraction technique. The ultrasonic nonlinearity (${\beta}/{\beta}_0$) was measured by the harmonic generation technique after various fatigue cycles. The microstructural effect on the nonlinearity was discussed regarding the extent of dislocation substructures evolved from low cycle fatigue. The ultrasonic nonlinearity of copper monotonically increased with the fatigue cycles due to the evolution of dislocation cell substructures.
Kim, Chung-Seok;Park, Ik-Keun;Jhang, Kyung-Young;Hyun, Chang-Yong
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.31
no.6
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pp.642-649
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2011
The long-term aging of ferritic 2.25CrMo steel was characterized using the acoustic nonlinear effect in order to apply to diagnose the degradation behavior of structural materials. We measured the acoustic nonlinearity parameter for each thermally aged specimen by the higher harmonic-generation technique. The acoustic nonlinearity parameter increased with aging time due to equilibrium M6C carbide precipitation, and has a favorable linear relation with Rockwell hardness. This study suggests that acoustic nonlinearity testing may be applicable to diagnostics on strength degradation in rotor steels.
Mahmoud, Fatin F.;El-Shafei, Ahmed G.;Attia, Mohamed A.
Structural Engineering and Mechanics
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v.47
no.1
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pp.27-44
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2013
A finite element computational procedure for the accurate analysis of quasistatic thermorheological complex structures response is developed. The geometrical nonlinearity, arising from large displacements and rotations (but small strains), is accounted for by the total Lagrangian description of motion. The Schapery's nonlinear single-integral viscoelastic constitutive model is modified for a time-stress-temperature-dependent behavior. The nonlinear thermo-viscoelastic constitutive equations are incrementalized leading to a recursive relationship and thereby the resulting finite element equations necessitate data storage from the previous time step only, and not the entire deformation history. The Newton-Raphson iterative scheme is employed to obtain a converged solution for the non-linear finite element equations. The developed numerical model is verified with the previously published works and a good agreement with them is found. The applicability of the developed model is demonstrated by analyzing two examples with different thermal/mechanical loading histories.
The objective of this paper is to develop a nondestructive method for estimating the fracture toughness (K$\_$IC/) of CrMoV steels used as the rotor material of steam turbines in power plants. To achieve this objective, a number of CrMoV steel samples were heat-treated, and the fracture appearance transition temperature (FATT) was determined as a function of aging time. Nonlinear ultrasonics was employed as the theoretical basis to explain the harmonic generation in a damaged material, and the nonlinearity parameter of the second harmonic wave was the experimental measure used to be correlated to the fracture toughness of the rotor steel. The nondestructive procedure for estimating the 7c consists of two steps. First, the correlations between the nonlinearity parameter and the FATT are sought. The FATT values are then used to estimate K$\_$IC/, using the K$\_$IC/ versus excess temperature (i.e., T-FATT) correlation that is available in the literature for CrMoV rotor steel.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.37
no.2
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pp.115-121
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2017
The nonlinear ultrasonic technique is a potential nondestructive method to evaluate material degradation, in which the ultrasonic nonlinearity parameter is usually measured. The ultrasonic nonlinearity parameter is defined by the elastic nonlinearity coefficients of the nonlinear Hooke's equation. Therefore, even though the ultrasonic nonlinearity parameter is not equal to the elastic nonlinearity parameter, they have a close relationship. However, there has been no experimental verification of the relationship between the ultrasonic and elastic nonlinearity parameters. In this study, the relationship is experimentally verified for a heat-treated aluminum alloy. Specimens of the aluminum alloy were heat-treated at $300^{\circ}C$ for different periods of time (0, 1, 2, 5, 10, 20, and 50 h). The relative ultrasonic nonlinearity parameter of each specimen was then measured, and the elastic nonlinearity parameter was determined by fitting the stress-strain curve obtained from a tensile test to the 5th-order-polynomial nonlinear Hooke's equation. The results showed that the variations in these parameters were in good agreement with each other.
Kim, Jong-Yun;Eom, Tae-Bong;Jeong, Kyu-Won;Choi, Tae-Young;Lee, Keon-Hee
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.18
no.9
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pp.171-178
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2001
The nonlinearity of a laser interferometer usually ranges from sub-nanometer to several manometers. This nonlinearity, which has periodic characteristics, limits the accuracy of the interferometer at the sub-nanometer level. The nonlinearity error of the one-frequency homodyne interferometer with quadrature fringe detection results from a number of factors including polarization mixing by imperfect optical elements, unequal gain of photo detectors, lack of quadrature between two signals and misalignment. In this paper, we described a method for measuring and compensating the nonlinearity of homodyne interferometer using the elliptical fitting technique with least-square method. Experimental results demonstrate that $^\pm$3.5 nm nonlinearity can be reduced to $^\pm$0.2 nm level.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.27
no.6
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pp.576-581
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2007
Ultrasonic nonlinearity has been considered as a promising method to evaluate the micro damage of material; however, its magnitude is so small that its measurement is not easy. Especially, when we use contact PZT transducer, if the contacting pressure is not kept in constant during the measurement then there exists extraneous fluctuation in the measured nonlinearity caused by the unstable contact condition, In this paper, we developed a pneumatic control system to keep the contacting pressure of transducer in constant during the measurement and analyzed the effect of contacting pressure to the ultrasonic nonlinearity measurement As a result, we found that the pressure of transducer in our measurement system should be greater than 170 kPa to measure the ultrasonic nonlinear parameter in stable with no dependency on the contacting pressure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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