유한 너비 판에서 판파의 공간적 맥놀이 전파 거동 및 실험적 검증 (Experimental Validation and Propagation Behavior of Spatial Beating of Lamb waves in a Finite-Width Plate)

서지정보

· 발행기관 : 한국비파괴검사학회
· 수록지 정보 : 비파괴검사학회지 / 41권 / 5호 / 297 ~ 303페이지
· 저자명 : 박상진, 주영상, 김회웅, 김성균, 이제환

초록

판파는 이론적으로 무한한 너비를 갖는 자유 상태의 평판에서 두께방향으로 모드(mode)를 형성하며 전파하는 유도파(guided wave)이다. 그러나 실제 적용에서 무한 너비 판은 존재할 수 없으며 대부분의 판 구조물들은 유한한 너비를 갖는다. 이러한 유한한 너비를 갖는 판 구조물에서의 판파는 엄밀하게 무한 너비 판에서의 판파와 다른 전파 특성을 가지며 판 두께 대비 너비 비율이 작아질수록 그 차이는 커진다. 특히, 유한 너비 판에서의 판파는 너비방향으로 추가적인 모드들을 형성하고, 형성된 너비방향 모드들은 모드 밀집도를 증가시킨다. 이로 인해 유한 너비 판에서는 단일 모드의 선택적 가진이 어려워지고 다중 모드들이 동시에 가진되며 이 모드들이 서로 중첩되어 전파할 수 있다. 본 연구에서는 유한 너비 판에서 다중 판파 모드들이 중첩되어 전파하며 나타나는 공간적 맥놀이 전파 거동을 전산적으로 분석하였으며, 레이저 스캐닝 변위계를 이용해 실험적으로 검증하였다. 결과적으로, 판파 전파 거동에 대한 전산 분석결과는 실험 결과와 잘 일치하였고, 유한 너비 판의 너비에 따라 판파의 공간적 맥놀이의 길이가 변화되는 것을 확인하였다.

영어초록

Theoretically, a Lamb wave is a guided wave that travels in a free flat plate with an infinite width, having thickness modes confined by the top and bottom boundaries. However, plates with infinite width do not exist in practical application and most plate structures have finite widths. In these plate structures with finite widths, the propagation characteristics of Lamb waves are extremely different from those in an infinite plate and the difference increases as the plate width gets narrower. Specifically, Lamb waves in a finite width plate form additional width modes confined by both lateral sides and the width modes lead to an increase in modal density. Consequently, it becomes more difficult to selectively excite a single Lamb wave mode, and multiple modes can be excited together and propagated with mode superposition. In this work, the propagation behavior of spatial beating caused by the mode superposition of the multiple Lamb wave modes in a finite width plate was numerically investigated and experimentally validated using a laser scanning vibrometer. The computational results on the propagation behavior of the Lamb waves agreed well with the experimental results, and it was validated that the spatial beating length of the Lamb waves varied with the plate width of the finite width plate.

참고자료

· 없음