최근 개발된 탄성파 공명산란이론에 기초하여, 원통형 유체산란체, 원통형 구멍 및 공명산란체의 문제에서 초음파탐촉자로 측정할 수 있는 응력 성분간 관계식을 유도하였다. 계산된 공명산란 응력부분파는 산란계수와 유사한 주파수 거동을 보이는데, 특히 공명주파수 근처에서 180°의 급격한 위상변화를 보인다. 유체 매질내 압력의 주파수 거동도 고찰함으로써, 탄성파 공명산란이론에 대한 이해를 증진하였다. 본 논문에서 연구되고 개발된 방법을 사용하면, 탄성매질 내의 유체개재물에 대한 비파괴평가의 신뢰성이 더욱 향상될 것이다.
최근 개발된 탄성파 공명산란이론에 기초하여, 원통형 유체산란체, 원통형 구멍 및 공명산란체의 문제에서 초음파탐촉자로 측정할 수 있는 응력 성분간 관계식을 유도하였다. 계산된 공명산란 응력부분파는 산란계수와 유사한 주파수 거동을 보이는데, 특히 공명주파수 근처에서 180°의 급격한 위상변화를 보인다. 유체 매질내 압력의 주파수 거동도 고찰함으로써, 탄성파 공명산란이론에 대한 이해를 증진하였다. 본 논문에서 연구되고 개발된 방법을 사용하면, 탄성매질 내의 유체개재물에 대한 비파괴평가의 신뢰성이 더욱 향상될 것이다.
Based on the recently developed resonance scattering theory for elastic waves, a relationship between the stress components, which may be measured using ultrasonic transducers, of partial waves scattered from cylindrical fluid scatterer, cavity, and resonance scatterer has been derived. The computed...
Based on the recently developed resonance scattering theory for elastic waves, a relationship between the stress components, which may be measured using ultrasonic transducers, of partial waves scattered from cylindrical fluid scatterer, cavity, and resonance scatterer has been derived. The computed resonance scattered stresses exhibit frequency behaviors similar to the corresponding scattering coefficients: particularly, abrupt changes in phase by 180°near the resonant frequencies. By studying the behavior of pressure in the fluid scatterer, the physics of the theory has been further understood. Using the method studied and developed in this paper, nondestructive characterization of fluid inclusions in elastic media is expected to become more reliable.
Based on the recently developed resonance scattering theory for elastic waves, a relationship between the stress components, which may be measured using ultrasonic transducers, of partial waves scattered from cylindrical fluid scatterer, cavity, and resonance scatterer has been derived. The computed resonance scattered stresses exhibit frequency behaviors similar to the corresponding scattering coefficients: particularly, abrupt changes in phase by 180°near the resonant frequencies. By studying the behavior of pressure in the fluid scatterer, the physics of the theory has been further understood. Using the method studied and developed in this paper, nondestructive characterization of fluid inclusions in elastic media is expected to become more reliable.
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문제 정의
1 절의 결과로 얻은 유체 및 구멍산란체의 응력성분들을 식 (15)-(18)에 대입하고, 연립방정식을 풀어 공명산란파의 응력성분들을 구하였다. 본 논문에서는 " = 1, 3 인 두 경우에 대하여 계산결과를 보이고 고찰한다. Fig.
참고문헌[기에서는 부분파 (partial wave)의 산란계수(scattering coeffici- ents)를 연구의 대상으로 삼은 반면, 본 논문에서는 실제로 초음파 탐촉자에 의해 측정되는 응력신호의 부분파 성분을 대상으로 하여 공명산란 현상을 해석하고 고찰한다. 또한, 유체산란체 내부 압력의 부분파 성분을 고찰함으로써 탄성파 공명산란이론의 물리적 타당성을 다른 각도에서 연구한다. 마지막으로, 실제 실험에서 부분파를 구하는 근사 기법을 제안한다.
본 논문의 모든 계산 결과가 부분파에 대한 것이나, 실제 실험에서 측정되는 신호는 이들 부분파들이 모두 더해진 값이므로, 본 논문의 결과가 실용성을 가지려면 실험에서 측정되는 신호로부터 부분파를 구하는 방법이 필요하여 한 가지 방법을 제시하고자 한다. 한 예로서, 식 (11) 을 고려하자.
본 연구에서는 원통형 유체산란체에 의한 탄성파의 공명산란 현상에 대해 이론적으로 해석하고 그 결과를 고찰하였다. 적용한 이론은 최근에 개발된 탄성파 공명산란 이론인데, 본 연구에서는 이 이론에서 정립된 산란계수 사이의 관계식을 이용하여 실제 측정 가능한 응력 성분들 사이의 관계식을 유도하였다.
음파에 비하면 탄성파의 산란에 관한 연구는 비교적 적게 이루어져 왔는데[3-6], 최근에 이르러서 음향공명 산란이론과 마찬가지로 탄성파의 공명산란이론도 수정되어 새로 정립되었다[7]. 본 연구에서는 이 이론[기의 방 법을 따라 원통형 유체산란체에 의해 발생되는 탄성산란파의 공명산란 현상에 관해 고찰한다. 참고문헌[기에서는 부분파 (partial wave)의 산란계수(scattering coeffici- ents)를 연구의 대상으로 삼은 반면, 본 논문에서는 실제로 초음파 탐촉자에 의해 측정되는 응력신호의 부분파 성분을 대상으로 하여 공명산란 현상을 해석하고 고찰한다.
서론에서 언급한 바와 같이, 본 연구에서는 실제로 측정 가능한 응력신호의 항으로 식 (6)-⑼를 표현하고 그 결과식을 이용하여 공명산란 주파수를 측정하는 방법을 제안하고 고찰한다. 실제 측정 가능한 응력성분으로서 Fig.
제안 방법
또한, 유체산란체 내부의 압력을 부분파별로 계산하여 그 주파수 응답을 살펴봄으로써 공명산란 현상의 물리적 이해를 증진하였다. 마지막으로, 유한한 위치에서의 응력 측정을 통하여 근사적으로 부분파의 크기를 구하는 방법을 제안하여 공명산란 해석법의 실제 적용성 향상에 기여하였다.
또한, 유체산란체 내부 압력의 부분파 성분을 고찰함으로써 탄성파 공명산란이론의 물리적 타당성을 다른 각도에서 연구한다. 마지막으로, 실제 실험에서 부분파를 구하는 근사 기법을 제안한다.
본 절에서는 2.2절에서 유도한 식들을 사용하여 공명 산란 응력 성분을 주파수의 함수로 구하고 그 결과를 고찰한다. 여기서 고려한 고체매질과 유체 산란체는 각각 강(steel)과 물(water)로서 그 라메 (Lame)상수 및 밀도는 다음과 같다.
본 절에서는 3.2절에서 구한 공명산란 주파수의 물리적 의미를 보다 깊이 고찰하기 위하여 유체산란체 내부의 압력을 주파수의 함수로 계산하였다. Fig.
적용한 이론은 최근에 개발된 탄성파 공명산란 이론인데, 본 연구에서는 이 이론에서 정립된 산란계수 사이의 관계식을 이용하여 실제 측정 가능한 응력 성분들 사이의 관계식을 유도하였다. 이 관계식을 검증하기 위하여, 원통형 유체산란체와 원통형 구멍에 의해 발생되 는 산란부분파의 응력 성분들을 계산하고 유도된 관계식으로부터 공명산란 부분파의 응력 성분을 구하였다. 계산된 공명산란 부분파의 응력 성분을 분석한 결과, 기존 의 연구에서 산란계수들이 보인 거동과 마찬가지로 입사파 및 산란파의 모드 (종파또는 횡파)에 관계없이 공명주 파수에서 절대값이 0에 접근하고 위상은 180。의 급격한 변화를 보였다.
1의 그림에서 반경방향 수직응력 a, , 과 전단응력 。出을 선택하는데, 이들은 수직탐촉자와 사각탐촉자로 측정할 수 있기 때문이다. 이를 위하여, 산란파에 의해 발생되는 응력성분의 식을 쓰고, 원거리장을 가정하여 산란계수들을 응력성분으로 표현한다. 먼저, 입사파가 종파 (P파)일 때 발생하는 산란종파 (P파)에 의한 반경방향 수직응력( 膵)은 다음과 같이 쓸 수 있다.
본 연구에서는 원통형 유체산란체에 의한 탄성파의 공명산란 현상에 대해 이론적으로 해석하고 그 결과를 고찰하였다. 적용한 이론은 최근에 개발된 탄성파 공명산란 이론인데, 본 연구에서는 이 이론에서 정립된 산란계수 사이의 관계식을 이용하여 실제 측정 가능한 응력 성분들 사이의 관계식을 유도하였다. 이 관계식을 검증하기 위하여, 원통형 유체산란체와 원통형 구멍에 의해 발생되 는 산란부분파의 응력 성분들을 계산하고 유도된 관계식으로부터 공명산란 부분파의 응력 성분을 구하였다.
본 연구에서는 이 이론[기의 방 법을 따라 원통형 유체산란체에 의해 발생되는 탄성산란파의 공명산란 현상에 관해 고찰한다. 참고문헌[기에서는 부분파 (partial wave)의 산란계수(scattering coeffici- ents)를 연구의 대상으로 삼은 반면, 본 논문에서는 실제로 초음파 탐촉자에 의해 측정되는 응력신호의 부분파 성분을 대상으로 하여 공명산란 현상을 해석하고 고찰한다. 또한, 유체산란체 내부 압력의 부분파 성분을 고찰함으로써 탄성파 공명산란이론의 물리적 타당성을 다른 각도에서 연구한다.
대상 데이터
본 연구에서 다룰 문제는 원통형 유체산란체에 의한 탄성파의 산란현상이다(Fig. 1). Fig.
성능/효과
또한, 유체산란체 내부의 압력을 부분파별로 계산하여 그 주파수 응답을 살펴봄으로써 공명산란 현상의 물리적 이해를 증진하였다. 마지막으로, 유한한 위치에서의 응력 측정을 통하여 근사적으로 부분파의 크기를 구하는 방법을 제안하여 공명산란 해석법의 실제 적용성 향상에 기여하였다. 따라서, 본 연구의 결과를 이용하면 원통형 유체산란체의 공명산란 주파수의 측정이 용이해져서 쉽게 그 특성을 검출할 수 있게 될 것이며, 이 기법을 발전시키면 고체 매질 내의 개재물에 대한 비파괴평가의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있을 것이다.
먼저, 공명산란이론에서는 주어진 산란체에 의한 산란신호를 배경산란 신호 및 공명산란 신호와 연결 짓는데, 여기서 배경 산란신호는 산란체의 기하학적 형상에 의해 결정되고 공명산란 신호는 산란체의 형상 뿐 아니라 물성에 의해 영향을 받는 신호라고 설명한다는 점을 상기하자. 본 연구에서 배경산란체의 역할을하는구멍의 경우에는 그 경계면에서 반경 방향 수직응력이 존재하지 않지만, 유체산란체의 경계면에서는 반경방향 수직응력(즉, 압력)이 존재하고 이는 유체산란체의 물성과 관련된 값이므로 이 압력이 바로 공명산란신호와 유사한 거동을 보이는 것이라고 볼 수 있을 것이다.
후속연구
마지막으로, 유한한 위치에서의 응력 측정을 통하여 근사적으로 부분파의 크기를 구하는 방법을 제안하여 공명산란 해석법의 실제 적용성 향상에 기여하였다. 따라서, 본 연구의 결과를 이용하면 원통형 유체산란체의 공명산란 주파수의 측정이 용이해져서 쉽게 그 특성을 검출할 수 있게 될 것이며, 이 기법을 발전시키면 고체 매질 내의 개재물에 대한 비파괴평가의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있을 것이다.
이제, 식 (23)을 서로 다른 N 개의 위치에서 측정된 응력값(좌변에 대해 쓰고, 그 식들을 연립하여 풀면 F( (/= 1, 을구할 수 있고, 그로부터 急 3=1, 2, …, AQ를 계산할수 있게 된다. 이 방법을 위해 응력을 N개의 위치에서 측정하려면, 고체매질 시편을 다각형으로 가공하여 다각형의 각 변에서 응력을 측정하면 될 것이다. 이러한 과정을 유 체산란체 및 구멍산란체의 측정치에 적용하여 부분파의 응력들을 구하면, 위에 설명한 방법으로 공명산란 응력을 계산할 수 있게 되고, 공명산란 주파수로부터 개재물의 성질을 쉽게 추출할 수 있게 된다.
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