실험5 초음파를 이용한 구조 진단 실험(글꼴 나눔글꼴)

목차

1. 실험 목적
2. 실험이론
3. 실험장치 및 실험방법
4. 실험결과 및 분석
5. 결론 및 고찰
6. 참고문헌

본문내용

이번 실험은 비파괴검사 중의 하나인 초음파를 이용한 구조분석이다. 먼저, 구조분석을 하는 방법은 크게 파괴검사와 비파괴검사로 나누어진다. 파괴검사의 경우에는 물리적 힘을 가해 그 물체를 직접 진단하는 방법인데 이는 계속 사용되어야하는 물체 예를 들어, 비행기, 원자력 발전소 등이 있는데 이와 같은 것들은 파괴검사를 하기에는 매우 제한이 된다. 따라서 물리적 힘을 필요로 하지 않아 물체를 손상시키지 않고 구조를 진단하는 비파괴 검사를 수행하게 된다. 비파괴 검사의 예로는 X-ray(CT), 초음파, 와전류 등이 있다.
초음파를 통하여 각 물질별로 초음파 전파 속도를 구하고, 그 구한 속도를 바탕으로 재료의 두께를 측정하는 과정을 거칠 것이다. 유리에서의 초음파 속도를 참고문헌을 통하여 알아낸 뒤 브라운관 모니터의 형상도 유추해보고 초음파 위상배열 기법을 통하여 내부 결함의 위치를 각도와 거리를 통해 알아보는 실험도 할 것이다.

<중 략>

2) 실험방법
(1) 재료별 속도 측정
① 각각의 재료들의 두께를 버니어 캘리퍼스로 측정한다.
② 시편에서 두께를 측정한 곳에 커플런트를 바른다.
③ 초음파 신호 확인 장치를 통해서 신호값을 확인한다.
④ 이를 데이터파일(.csv)로 저장한다.
⑤ 데이터파일을 매트랩이나 오리진 프로그램으로 불러와서 신호사이의 시간 간격()을 알아낸다.
⑥ 재료의 두께와 시간을 알고 있기에 재료에서 초음파 속도를 계산할 수 있다.

(2) 두께측정
① 위의 1번 실험에서 알루미늄 속도를 확인한다.
② 측정하고자 하는 곳에 커플런트를 바른다.
③ 각기 두께가 다른 지점 3곳에서 초음파 신호를 확인한다.
④ 신호사이의 시간 간격()를 구한다.
⑤ 속도와 시간을 알고 있기에 재료의 두께를 계산할 수 있다.

(3) Phased Array 실험
① 결함이 있는 시편에 커플런트를 바른다.
② 시편에서 결함이 존재하는 곳에 수직한 방향으로 움직이며 결함의 위치를 확인한다.
③ 결함의 위치가 확실하게 보이는 곳에서 Freezing을 시킨다.
④ 각도를 바꾸어서 결함이 있는 곳에 위치시킨다.
⑤ 그때의 각도와 위치 값을 읽어 결함이 존재하는 곳을 알 수 있다.

참고 자료

기계공학실험교재편찬회, 기계공학응용실험, 개정판, 청문각, 2015.
CENGAGE Learning, Mechanics of Materials 8th ed., James M. Gere, Barry J. Goodno, 2014.