유한 너비 판을 갖는 웨이브가이드 센서의 판파 전파 특성 해석 및 실험 (Experiment and Analysis on Propagation Characteristics of Lamb Wave in a Waveguide Sensor with a Finite-Width Plate)

서지정보

· 발행기관 : 한국비파괴검사학회
· 수록지 정보 : 비파괴검사학회지 / 39권 / 5호 / 269 ~ 276페이지
· 저자명 : 박상진, 주영상, 김회웅, 김성균

초록

유도초음파는 장거리 전파 능력과 같은 여러 장점에 의해 대형 산업구조물들에 대한 비파괴검사, 구조물건전성감시에 활용되고 있으며, 고온, 고방사능과 같은 특수한 환경에서의 원격 검사 혹은 계측을 위한 웨이브가이드 센서에서도 이용되고 있다. 웨이브가이드 센서는 다양한 종류의 웨이브가이드 구조물을 사용하고 있으며, 최근에는 유한 너비 판을 사용하는 센서들이 제시되고 있다. 유한 너비 판을 갖는 웨이브가이드 센서는 판에서 형성되는 유도초음파인 판파를 사용하지만 좁은 폭의 판을 사용하기 때문에 무한 너비 판에서의 판파와는 다른 전파 특성을 갖는다. 따라서 웨이브가이드 센서 설계 및 성능 향상을 위해서는 유한한 너비 판에서의 판파 전파 특성에 대한 이해와 연구가 선행되어야 한다. 본 논문에서는 유한 너비 판에 대한 이론들을 조사 분석하였으며 분산선도를 수치적으로 계산하였다. 계산된 분산선도로부터 너비방향 파동모드 존재와 판의 너비에 따른 분산 특성의 변화를 확인하였고, 레이저 스캐닝 실험을 통해 유한 너비 판에서 전파하는 판파를 측정함으로써 이론적으로 예측되는 너비방향 고차모드들이 동시에 생성되고 함께 전파하는 것을 실험적으로 확인하였다.

영어초록

Guided waves have been utilized for the effective non-destructive inspection and structural health monitoring of huge industrial structures for several reasons, such as the long propagation ability, and they have also been used in waveguide sensors for inspection or measurement under hostile conditions such as high temperature and highly radioactive environments. Waveguide sensors have used many different kinds of waveguide geometries, and a sensor using a finite-width plate has been reported recently. The waveguide sensor with a finite-width plate uses a Lamb wave, the guided wave formed in the plate, but it has different propagation characteristics from those in an infinitely wide plate, because of the narrow plate width. Therefore, for the design and performance improvement of the waveguide sensor, it is necessary to understand and study the propagation characteristics of the Lamb wave in the finite-width plate. In this study, theories about the Lamb wave in a finite-width plate were investigated, and the dispersion curves in a finite-width plate were numerically calculated. From the obtained dispersion curves, the existence of the width modes and the variations of dispersion characteristics depending on the plate width were identified. It was demonstrated experimentally that the theoretically predicted high-order width modes were generated at once and propagated together in the laser-scanning experiments on Lamb wave propagation measurements in a finite-width plate.

참고자료

· 없음