구조물 내 감육결함 탐지를 위한 유한요소해석 기반유도초음파 모드 최적화 (FEA-based Guided Wave Mode Optimization for Damage Detection on Thin-walled Structures)

서지정보

· 발행기관 : 한국비파괴검사학회
· 수록지 정보 : 비파괴검사학회지 / 38권 / 5호 / 299 ~ 307페이지
· 저자명 : 문성인, 강토, 한순우, 전준영, 박규해

초록

판형 구조물내에 존재하는 결함을 탐지하기 위한 레이저 영상화 기법은 최근 10여년간 꾸준히 연구되어 왔으며, 음향파수분광법(AWS: Acoustic Wavenumber Spectroscopy)은 그 대표적인 방법 중 하나이다. 본 논문에서는 유한요소해석(FEA: Finite Element Analysis) 기법을 사용하여 박판 구조물에서 감육결함 크기를 예측하기 위한 AWS의 성능을 기술하였다. FEA를 통해 단일주파수 가진에 대한 구조물의 정상상태응답을 계산하고, 파수 예측 정확도에 미치는 감육결함의 크기 효과를 평가하였다. A0 모드 유도초음파는 판 두께에 따라 파동의 속도가 변화하는 특성으로 인해 결함을 영상화하는데 널리 사용된다. 그러나 평판 두께가 상대적으로 클 경우에는 두께 변화에 대한 파동의 속도 변화율이 감소하기 때문에 상대적으로 얕은 감육결함을 검출하기에 적절하지 않다. 따라서, 본 논문에서는 가진 주파수와 유도초음파 모드를 최적화하는 방법을 제안하였으며, 그 방법의 유용성을 검증하였다.

영어초록

Laser imaging technology has been studied to detect defects in plate-like structures over ten years, and acoustic wavenumber spectroscopy (AWS) is one of the most promising methods. This paper describes the performance of AWS for estimating the size of a wall-thinning defect in thin-plate structures by using finite element analysis (FEA). The structure’s steady-state response to single-tone ultrasonic excitation is simulated using FEA, and the effect of the wall-thinning defect size on the wavenumber-estimation accuracy is investigated. The A0 guided wave mode has been widely used to observed defects owing to the characteristic that the wave speed increases with increasing plate thickness. However, it is not appropriate for detecting relatively shallow wall-thinning defects, because the rate of change in the wave speed variation with the thickness decreases with the increase in the plate thickness. To overcome this limitation, we propose a method to optimize the excitation frequency and the effective guided wave mode instead of utilizing the A0 mode. The results show that our proposed method is promising for the effective characterization of the size of shallow wall-thinning defects in plate-like structures.

참고자료

· 없음