• 비파괴검사학회지
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• 제36권6호
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• pp.474-482
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• 2016

가벼운 다공성 구조재로서 널리 사용되는 캘빈 폼(foam) 재료의 탄성특성을 초음파를 이용하여 조사하였다. 캘빈 폼의 구조는 tetrakaidecahedron의 단위 셀(unit cell)이 규칙적으로 3차원 배열된 구조를 갖고 있는데 본 연구에서는 SoildWorks 프로그램에서 캘빈 단위 셀을 설계하고 ABS 플라스틱 재료를 이용하여 3차원 프린터로 제작한 후 초음파시험을 수행하였다. 캘빈 구조체는 기공이 많은 재료이기 때문에 초음파가 투과할 수 없어서 빈 공간을 모두 파라핀 왁스로 충진하여 초음파가 투과할 수 있도록 하였다. 파라핀을 충진한 캘빈 구조체는 초음파의 비행시간(TOF)을 이용하여 초음파 속도를 계산한 후, 이 복합 구조체에 대한 탄성 구조 모델을 기반으로 캘빈 구조체만의 탄성계수를 계산하였다. 측정된 캘빈 구조체의 탄성계수 값은 모재(ABS 플라스틱) 탄성계수의 약 3.4%가 되는 것으로 나타났는데 이 평가 결과는 선행된 연구 결과들에서 나타난 실험값이나 이론 해석 결과와 잘 일치하는 것을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제13권2호
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• pp.1-7
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• 2000

일방향 복합재료의 기계적 특성값을 비파괴적으로 얻기 위하여 초음파를 이용한 새로운 시험 방법을 제안하였다. 제안된 접촉식 시험 방법에서, 파속도를 측정하기 위하여 종파용 탐촉자만이 through-transmission 방식으로 사용되었다. 알루미늄 쐐기와 알루미늄 직육면체 형태의 보조적인 매질이 시편의 양쪽에 부착되었다. 경사 입사된 종파는 쐐기에서 시편으로 전파되며, 입사된 파는 시편과 두 개의 매질의 경계면에서 연속적으로 모드 변환된다. 마지막 매질에서 종파로 모드 변환된 파속도를 측정함으로써 시편의 기계적 특성값을 결정하는데 필요한 모든 정보를 얻게된다. 이 과정에서 전단 강성 계수를 얻기 위해, 수신된 종파로부터 간접적으로 횡파의 속도를 측정하였다. 본 연구에는 재료의 이방성이 파에 미치는 영향 또한 고려되었다.

• 한국생산제조학회지
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• 제19권2호
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• pp.198-203
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• 2010

In this paper, study on the mode characteristics analysis of the SH-EMAT (shear horizontal, electromagnetic acoustic transducer) waves for evaluating the thickness reduction in plates such as corrosion and friction is presented. Noncontact methods for ultrasonic wave generation and detection have been a great concern and highly demanded due to their capability of wave generation and reception on surface of high temperature or on rough surface. Mode identification of the SH-EMAT wave is carried out in an aluminum plate with thinning defects using time frequency analysis method such as wavelet transform, compared with theoretically calculated group velocity dispersion curve. The changes of various wave features such as the amplitude and the time-of-flight have been observed and the correlations with the thickness reduction have been investigated. Firstly, experiments have been conducted to confirm that it is possible to selectively generate and receive specific desired SH modes. These modes have then been analyzed to select the parameters that are sensitive to the thickness change. The results show that the mode cutoff and the time-of-flight changes are feasible as key parameters to evaluate the thickness reduction.

• 한국음향학회지
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• 제20권1호
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• pp.62-67
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• 2001

직선집속 PVDF 초음파 트랜스듀서를 이용하여 누설탄성표면파 (Leaky Surface Acoustic Wave: LSAW)의 전파속도를 측정하고, 그 결과를 이론해석 결과와 비교하였다. 시료로는 등방성 재료인 구리, 알루미늄 및 용융석영, 이방성 재료인 Z-cut α/sup-/수정을 사용하였다. 측정방법으로는 초점면에 위치한 시료를 트랜스듀서 쪽으로 접근시켰을 때 LSAW가 트랜스듀서의 중심축을 통과한 후 시료표면에서 직접 반사되어오는 종파와 분리되어지는 현상을 이용하였다. 음속의 측정결과는 이론 해석결과와 오차 1％이내에서 잘 일치하였으며,α/sup-/수정의 (0,0,1)면에서는 LSAW 외에 의사누설탄성표면파 (Leaky Pseudo Surface Acoustic Wave : LPSAW)가 전형적인 6-fold 이방성을 가지고 전파됨을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.215-225
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• 2001

Stress waves monitored on the surface of structures under various loading conditions can provide useful information on the structural health status. In this paper, stress waves are measured by several sensors when a steel beam is impacted by a ball drop. The sensors used include the piezo-electric film Sensor, the electrical strain gage, and the ultrasonic transducer, and special attention is given to the pieza film sensor. The wavelet transform is used for the time-frequency analysis of dispersive waves propagating in the beam. The velocities of the wave produced in the team due to the lateral impact is found to be frequency-dependent and identified as the flexural wave velocity based on the comparisons with the Timoshenko beam theory. A linear impact site identification method is developed using the flexural wave, and the impact sites of the beam can be accurately estimated by the piezo film sensors. It is found that the piezo film sensor is appropriate for sensing stress waves due to impact and for locating impact sites in the beam.

• Smart Structures and Systems
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• 제33권1호
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• pp.41-53
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• 2024

Grouting sleeves are an essential connecting component of prefabricated components, and the quality of grouting has a significant influence on structural integrity and seismic performance. The embedded grouting sleeve (EGS)'s grouting defects are highly undetectable and random, and no effective monitoring method exists. This paper proposes an ultrasonic guided wave method and provides a set of guidelines for selecting the optimal frequency and suitable period for the EGS. The optimal frequency was determined by considering the group velocity, wave structure, and wave attenuation of the selected mode. Guided waves are prone to multi-modality, modal conversion, energy leakage, and dispersion in the EGS, which is a multi-layer structure. Therefore, a time-reversal (TR)-based multi-mode focusing and dispersion automatic compensation technology is introduced to eliminate the multi-mode phase difference in the EGS. First, the influence of defects on guided waves is analyzed according to the TR coefficient. Second, two major types of damage indicators, namely, the time domain and the wavelet packet energy, are constructed according to the influence method. The constructed wavelet packet energy indicator is more sensitive to the changes of defecting than the conventional time-domain similarity indicator. Both numerical and experimental results show that the proposed method is feasible and beneficial for the detection and quantitative estimation of the grouting defects of the EGS.

• Smart Structures and Systems
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• 제10권3호
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• pp.229-251
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• 2012

Guided waves have shown a great potential for structural health monitoring (SHM) applications. In contrast to traditional non-destructive testing (NDT) methodologies, a key element of SHM approaches is the high process of automation. The monitoring system should decide autonomously whether the host structure is intact or not. A basic requirement for the realization of such a system is that the sensors are permanently installed on the host structure. Thus, baseline measurements become available that can be used for diagnostic purposes, i.e., damage detection, localization, etc. This paper contributes to guided wave-based inspection in anisotropic materials for SHM purposes. Therefore, computational strategies are described for both, the solution of the complex equations for wave propagation analysis in composite materials based on exact elasticity theory and the popular global matrix method, as well as the underlying equations of two active damage localization algorithms for anisotropic structures. The result of the global matrix method is an angular and frequency dependent wave velocity characteristic that is used subsequently in the localization procedures. Numerical simulations and experimental investigations through time-delay measurements are carried out in order to validate the proposed theoretical model. An exemplary case study including the calculation of dispersion curves and damage localization is conducted on an exemplary unidirectional composite structure where the ultrasonic signals processed in the localization step are simulated with the spectral element method. The proposed study demonstrates the capabilities of the proposed algorithms for accurate damage localization in anisotropic structures.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.75-82
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• 2007

본 연구의 목적은 록볼트의 건전도를 평가하기 위하여 록볼트의 비파괴시험을 기술하고 비파괴시험의 적용성을 조사하는 것이다. 록볼트 자체와 그라우팅재를 포함한 록볼트의 건전도를 평가하기 위하여, 수치해석 및 실험적 방법을 이용한 두 가지 방법이 적용되었다. 수치해석적 방법에서는 "DISPERSE" 프로그램을 이용하여 록볼트 시스템에서 유도파 전달시의 분산성분석을 수행하였다. 분산선도 곡선은 지중근입되어 있는 록볼트에 대하여 주변암반과 그라우팅재의 강성에 따라 신호파의 진폭감쇠정도와 주파수변화대비 전파속도의 영향을 보여준다. 이로 부터 록볼트의 건전도시험을 위한 최적의 주파수를 추정할 수 있으며, 그 결과L(1)모드에서$20{\sim}70kHz$가 최적의 주파수대역으로 선정하였다. 실험적 방법에서는 시험체를 제작한 후 현장조건을 모사하여 실내비파괴시험을 실시하였다. 비파괴 실험기법으로는 록볼트 선단부에 가진 센서를 부착, 매입하여 전기신호 가진에 의한 투과법을 적용하였다. 그라우팅과 주변암반에 의해 신호파의 전파속도와 진폭에 영향이 있으며, 그라우팅과 주변암반으로의 leaking 등에 의하여 신호파의 진폭이 감쇠하는 것으로 나타났다. 또한 시험체가 그라우팅으로 피복되어 있을 경우 자유구속 및 지중근입 조건에서 공동결함 크기가 증가함에 따라 무결함부에 비하여 진폭이 증가하였다. 그리고 수진된 신호파의 초동시간이 감소하여 전파속도는 전반적으로 선형적 증가 경향을 보였으며, 진폭변화에 비하여 전파속도가 공동결함비율 변화에 더 민감한 반응을 보였다. 본 연구는 록볼트의 건전도 평가시에 비파괴시험이 매우 유용한 방법임을 확인할 수 있었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제17권1호
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• pp.45-58
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• 2016

Freezing and thawing cycles induce deterioration and strength degradation of concrete structures. This study presumes that a large quantity of contact-type defects develop due to the freezing and thawing cycles of concrete and evaluates the degree of defects based on a nonlinearity parameter. The nonlinearity parameter was obtained by an impact-modulation technique, one of the nonlinear ultrasonic methods. It is then used as an indicator of the degree of contact-type defects. Five types of damaged samples were fabricated according to different freezing and thawing cycles, and the occurrence of opening or cracks on a micro-scale was visually verified via scanning electron microscopy. Dynamic modulus and wave velocity were also measured for a sensitivity comparison with the obtained nonlinearity parameter. The possibility of evaluating strength degradation was also investigated based on a simple correlation of the experimental results.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.1-10
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• 2011

항만 리모델링을 위한 콘크리트 시설물에 대한 평가가 필요하며, 특히 리모델링이 결정된 경우에는 소파 블럭이나 케이슨 블록 등에 대한 재활용 여부를 평가하여 재활용이 가능할 경우에는 유용하는 것이 경제적인 리모델링에 도움이 될 수 있다. 이 연구에서는 콘크리트 항만시설물에 대한 건전성 평가 및 재활용성 평가를 위하여 기존의 초음파 속도법을 비롯하여 슈미트 해머를 이용한 반발경도법, 충격반향법, 표면파 속도법 등의 비파괴시험을 실시하였다. 국내 5개 항만에 대하여 비파괴시험 및 시편을 채취하였으며, 채취한 시편에 대한 압축강도 시험을 수행하여 비파괴시험 결과와 비교하였다. 비파괴시험결과와 압축강도 시험을 통하여 콘크리트 재료의 탄성계수와 압축강도 등을 평가하였다.