배관에서 상반 정리를 활용한 비틀림 파의 산란 신호 진폭의 닫힘 해 계산 연구 (A Study on Scattered Wave Amplitude Closed-Form Solution Calculation of Torsional Wave Mode by Reciprocity Theorem)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 40권 / 7호 / 647 ~ 652페이지
· 저자명 : 조윤호, 이재선, Jan D. Achenbach

초록

유도초음파를 활용한 비파괴검사기법은 장거리 배관 검사에 많이 활용된다. 장시간 사용에 따라 배관에는 표면 부식과 같은 형태의 결함이 주로 발생한다. 표면 부식형 결함의 경우 장거리 유도 초음파 검사 기법을 활용한 신호 해석에 어려움이 있다. 상반 정리는 복잡한 수학적 표현을 간단히 나타내주는 기법으로 잘 알려져 있다. 상반 정리는 평판, 반무한체의 산란 문제를 해결하는데 이미 적용된 바가 있지만 원통형 구조물에서는 적용된 사례가 없다. 이 논문에서는 배관 진단을 위해 상용 장비에서 많이 사용되는 비틀림 파의 산란 신호를 상반 정리를 적용하여 해석하였다. 산란 신호는 상반 정리를 활용하여 산란 체의 형태와 위치에 따라 단순한 닫힘 해로 표현하였다. 타원형 결함과 사각 결함의 폭과 깊이 변화에 따라 주파수 별로 발생되는 산란 신호가 계산되었으며, 주파수 증가에 따른 주기적인 결과를 나타내는 것을 확인하였다. 산란 신호 해석을 위한 닫힘 해는 결함의 크기를 정량적으로 해석하는데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

영어초록

Guided waves can be used for the inspection of long range pipelines. Surface corrosion is often found as a major defect type in pipelines. The reciprocity relation is a well-established theorem by which one can simplify complicated mathematical expressions. The approach has been already applied to plate and half-space structures to obtain the closed-form solutions of scattered amplitude. However, results for the case of cylindrical structures have not been reported yet. In this paper, the scattering of torsional waves, which is widely used in commercial applications, is explored by the reciprocity theorem approach. Obtaining closed-form solutions of the amplitudes of propagating waves is much simplified by using the reciprocal relation. The scattered amplitudes for elliptical and rectangular defect shapes are calculated with respect to defect depth and width, at frequencies between 0 and 500 kHz. The amplitude shows the periodic result as a function of frequency. The derived closed-form solutions can play a significant role in quantitative signal interpretation.

참고자료

· 없음