• Smart Structures and Systems
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• 제13권4호
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• pp.587-614
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• 2014

In recent years the interest in online monitoring of lightweight structures with ultrasonic guided waves is steadily growing. Especially the aircraft industry is a driving force in the development of structural health monitoring (SHM) systems. In order to optimally design SHM systems powerful and efficient numerical simulation tools to predict the behaviour of ultrasonic elastic waves in thin-walled structures are required. It has been shown that in real industrial applications, such as airplane wings or fuselages, conventional linear and quadratic pure displacement finite elements commonly used to model ultrasonic elastic waves quickly reach their limits. The required mesh density, to obtain good quality solutions, results in enormous computational costs when solving the wave propagation problem in the time domain. To resolve this problem different possibilities are available. Analytical methods and higher order finite element method approaches (HO-FEM), like p-FEM, spectral elements, spectral analysis and isogeometric analysis, are among them. Although analytical approaches offer fast and accurate results, they are limited to rather simple geometries. On the other hand, the application of higher order finite element schemes is a computationally demanding task. The drawbacks of both methods can be circumvented if regions of complex geometry are modelled using a HO-FEM approach while the response of the remaining structure is computed utilizing an analytical approach. The objective of the paper is to present an efficient method to couple different HO-FEM schemes with an analytical description of an undisturbed region. Using this hybrid formulation the numerical effort can be drastically reduced. The functionality of the proposed scheme is demonstrated by studying the propagation of ultrasonic guided waves in plates, excited by a piezoelectric patch actuator. The actuator is modelled utilizing higher order coupled field finite elements, whereas the homogenous, isotropic plate is described analytically. The results of this "semi-analytical" approach highlight the opportunities to reduce the numerical effort if closed-form solutions are partially available.

• 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.

• 비파괴검사학회지
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• 제30권4호
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• pp.345-351
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• 2010

본 연구에서는 고주기 피로를 받은 SUS316L 강에서의 초음파 비선형 특성평가를 위한 종파 경사입사기법을 연구하였다. Dog-bone형의 판상시편을 준비하여 시편 중심부에서 응력집중이 되며 각 위치마다 피로 손상이 다르도록 제작하였다. 수직투과법 외에 본 연구에서 새로이 제안한 경사입사법을 이용하여 초음파 비선형 파라미터를 측정하였다. 두 기법 모두에서 피로 손상 전보다 고주기 피로 손상 후 초음파 비선형 파라미터가 높게 나타났다. 특히, 응력 집중을 받은 시편 중심부에서 크게 증가하였다. 상대적인 초음파 비선형 파라미터는 피로 손상과 밀접한 상관성을 보였으며 결과적으로 종파를 이용한 경사입사기법은 피로 손상을 평가하는데 효과적인 기법이라 할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권5호
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• pp.375-384
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• 2012

본 연구에서는 초음속 비행체에 나타나는 유동 특성 해석을 위해 1988 Wilcox $\mathcal{k}-{\omega}$ 모델과 2008 Wilcox 모델의 수치 결과를 비교하였다. 충격파 - 경계층 간섭 현상과 램프 주입기 혼합 문제에 대하여 실험결과와 비교, 검토하였다. 또한, 표면 마찰 측정의 기초가 되는 평판 흐름과 전단 층 성장에 대한 상관 관계식도 비교, 분석 하였다. 램프 주입기 케이스에서 최대 주입 질량비는 1988 Wilcox 모델을 이용하였을 때 보다 신뢰성 있는 해석 결과를 예측할 수 있었다. 그러나 충격파 - 경계층 간섭 케이스에 대해서는 2008 Wilcox 모델을 적용하였을 때 더 정확한 해석 결과가 도출됨을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.67-73
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• 2017

본 연구에서는 LRB 받침을 갖는 플레이트 거더교를 해석 대상 교량으로 하고 편구배별 곡선반경과 사각을 해석변수로 하여 교량받침의 반력에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 지진파로는 El-Centro 지진 기록과 인공지진파를 각각 교축방향과 교축직각방향으로 적용하고 3D 해석을 수행하였다. 해석결과, 곡선교 내측과 예각부에서 부반력이 발생될 가능성이 높은 위치로 나타났으며, 또한, 교축 직각방향으로 지진이 작용하였을 때가 또한 가능성이 높은 조건으로 해석되었다. 그 이외에도 직선교보다는 곡선교이면서 곡률반경이 작고 사각이 작을수록 부반력의 발생 가능성이 높은 것으로 나타났다. 따라서 교량의 부반력 발생여부는 지진파의 종류 및 교량의 편구배, 곡선반경, 사각 등을 종합적으로 고려하여 검토하여야 할 것으로 판단된다.

• 한국광학회지
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• 제17권3호
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• pp.273-277
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• 2006

홀버닝 광메모리의 광원으로서 상용 반도체 레이저 다이오드에 Littman형 및 고정방향 Littrow형 외부공진기를 결합하여 파장가변 레이저 다이오드 시스템을 제작하고 성능을 비교 분석하였다. 두 형태의 파장가변 레이저 다이오드 시스템 모두 0차 출력광은 단일종모드로 동작하며 CFP(Confocal Fabry-Perot)의 분해능인 9MHz이내의 선폭을 예상할 수 있었으며 다이오드 구동전류 140mA 및 동작 온도 $25^{\circ}C$의 조건하에서 거울 및 회절격자를 수동나사로 회전시키는 성긴 튜닝시 Littman형은 5.375nm, 고정방향 Littrow형은 13.65 nm이상의 파장가변 범위를 보였고 PZT (Piezoelectric Transducer)에 200Hz의 톱니파 전압을 인가해서 거울을 회전시키는 미세 튜닝 시 두 형태 모두 0.042nm의 범위 내에서 연속적인 파장가변이 가능하였다. 특히 고정방향 Littrow형 외부공진기는 출력광의 방향이 바뀌는 기존의 단점을 보강하였으며, 또한 외부공진기의 길이에 따른 최대파장가변 범위를 측정하였다.

• 한국광학회지
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• 제8권6호
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• pp.486-491
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• 1997

액정표시소자(LCD:Liquid Crystal Display Device)의 핵심부분인 액정셀의 광학적 동특성을 잴 수 있는 진폭분할방식의 측광식 편광계측기를 만들었다. 이 장치는 편광상태를 결정할 빛살을 비편광빛살분할기를 써서 밝기가 거의 같은 세 줄기의 빛살로 나누고, 나누어진 각각의 빛살을 편광빛살분할기 또는 사반파장판과 편광빛살분할기를 써서 직교하는 두 편광성분으로 나눈 다음, 각 성분의 밝기를 6개의 광다이오드를 써서 잰다. 이렇게 얻은 6개의 광신호의 비를 바탕으로 들어오는 빛살의 편광상태를 결정한다. 이 장치의 시간분해능은 80.mu.s, 정확도는 뽀앙카레 공(Poincare sphere)표현에서 나타낼 때 .+-.0.3.deg.이다. LCD에 쓰이는 전형적인 네마틱 액정의 반응시간은 수십 ms이므로 이 장치를 쓰면 액정셀의 광학적 동특성을 분석할 수 있다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.10-17
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• 2008

본 논문은 설비진단에 있어 크랙 성장부터 누설에 이르기까지 결함으로 발생하는 AE 신호를 통하여 위치를 표정하여 진단 시스템의 오차를 줄이는 것이다. wavelet을 이용한 잡음 제거로서 위치표정의 개선을 제안하였고, 실험을 위한 신호원으로 알루미늄 평판에 샤프심 파단음을, 공기압축기의 누설음을 사용하였다. 신호원에 대하여 웨이블릿 Shrinkage방법과 Soft Threshold을 이용한 신호의 잡음제거 및 시간 도달차 법과 물성치를 적용한 속도 값으로 시뮬레이션을 통하여 위치표정 결과를 확인하였다. 그 결과 웨이블릿 변환을 이용한 잡음제거는 크랙실험의 경우 평균거리 10.46mm이하로 30% 이상과 누설 실험의 경우 평균필터에 비해 2%의 개선된 위치표정을 확인하였다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제11권1호
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• pp.42-50
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• 2011

One of the important applications of THz time-domain spectroscopy (TDS) is the detection of explosive materials through identification of vibrational fingerprint spectra. Most recent THz spectroscopic measurements have been made using pellet samples, where disorder effects contribute to line broadening, which results in the merging of individual resonances into relatively broad absorption features. To address this issue, we used the technique of parallel plate waveguide (PPWG) THz-TDS to achieve sensitive characterization of three explosive materials: TNT, RDX, and HMX. The measurement method for PPWG THz-TDS used well-established ultrafast optoelectronic techniques to generate and detect sub-picosecond THz pulses. All materials were characterized as powder layers in 112 ${\mu}m$ gaps in metal PPWG. To illustrate the PPWG THz-TDS method, we described our measurement by comparing the vibrational spectra of the materials, TNT, RDX, and HMX, applied as thin powder layers to a PPWG, or in conventional sample cell form, where all materials were placed in Teflon sample cells. The thin layer mass was estimated to be about 700 ${\mu}g$, whereas the mass in the sample cell was ~100 mg. In a laboratory environment, the absorption coefficient of an explosive material is essentially based on the mass of the material, which is given as: ${\alpha}({\omega})=[ln(I_R({\omega})/I_S({\omega}))]m$. In this paper, we show spectra of 3 different explosives from 0.2 to 2.4 THz measured using the PPWG THz-TDS.

• 한국추진공학회지
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• 제20권2호
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• pp.24-30
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• 2016

사각노즐에서 발생한 음속제트의 코안다 효과를 이용한 추력편향 제어에 관한 실험적 연구가 수행되었다. 코안다 플랩 표면에서 나타나는 제트유동의 3차원 효과를 저감시키기 위하여 노즐 출구의 코안다 플랩 양쪽에 측판이 설치되었다. 쉴리렌 유동가시화 기법과 정량적인 추력편향각 측정을 통하여, 플랩 양쪽에 설치된 측판에 의하여 제트유동의 플랩 하류에서의 박리현상이 크게 지연되었음을 관찰하였다. 이에 따라 최대 72도의 높은 추력편향각과 약 7% 정도의 적은 추력손실이 관찰되었다.