선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 또한 각 목재별 시간-주파수 변환의 진폭을 살펴보면 P형과 M형 섬유판보다 U형 섬유판의 진폭이 현저하게 낮은 것을 알 수 있다. 본 논문에서는 AE신호의 음속과 굽힘 시험을 웨이블릿 변환과 비교함으로써 시간-주파수 해석이 목재의 결합력을 평가할 수 있음을 확인할 수 있었다.
- 본 연구에서는 목질판상 제품인 섬유판(fiberboard)의 함수율, 접착제, 그리고 한국산업규격(KS)에 규정된 물리적 성질의 실험적 검증과 AE 전파거리 측정, 음속 및 이방성 측정, 평면위치 표정, 하중과 AE사상총수와의 관계 및 분산성 파동의 시간-주파수 해석에 웨이블릿 변환을 통하여 섬유판에 대한 재료 특성 평가의 유용성 유무를 실험적으로 검증하고자 한다.
제안 방법
- AEe 센서의 위치에 따라 정확도에 큰 영향이 있기 때문에 센서를 정확한 위치에 고정시키기 위하여 Fig. 1과 같이지그를 제작 활용하였다.
- 재료의 음속 및 방향성을 측정하기 위하여 Fig. 4와 같이 2개의 센서를 100mm 간격으로 시험 편에 부착하고 좌측 하단의 기준으로 사용되는 센서에서 다른 센서와 수직이 되도록 하여 기준 센서의 바로 옆에서 샤프심을 파단시켜 돌발형 AE신 호를 발생시켰으며, 10。간격으로 90。까지 센서를 회전을 시키면서 음속을 측정하였다.
- AE 센서는 굽힘하중을 받는 중앙부에서 양쪽으로 50mm 이격된 부분에 설치하였으며, Fig 7에서 시편의 형상 및 센서의 위치를 잘 나타내고 있다. 또한 만능재료 시험 기와 AE 신호 분석 장 비 는 서로 독립된 장비로서 데이터를 공유할 수 있는 방법은 시간의 파라미터를 이용하는 방법이 있으며 이를 위해 만능시험기를 200kg#min으로 하중 제어를 하였다. 이때 센서의 고정은 셀로판 테이프를 사용하였다.
- 또한 섬유판이 굽힘하중을 받을 때 AE특성을 평가하기 위하여 미국 United사의 SFM-10E 5톤만능 재료 시험기 를 사용하였다.
- 2와 같은 시험편을 사용하였다. 또한 전파거리를 측정하기 위하여 Fig. 3과 같이 하나의 센서를 시험 편에 부착하고 20mm 간격 으로 샤프심을 파단시켰을 때, 발생하는 돌발형 AE의 카운트 수 및 에너지 파라미터의 변화를 목재의 각형별로 살펴보 았다.
- 시편에 수직, 수평선을 작도하고 지그의 수직, 수평면에 작도면을 일치시키면 그 중심에 센서의 중심을 일치시킬 수 있다. 또한 접촉매질(couplant)로 고진공 그리스(grease)를 사용하였고, 돌발형 AE(pseudo- burst AE) 신호원를 발생시키기 위하여 JSNDL006 샤프심을 사용하였으며, 목재는 감쇠가 심한 재료이기 때문에 미세한 신호를 획득하기 위하여 AE 신호 분석 장비에서 전치증폭기(pre-amplifier)로 60dB 증폭하여 수신하였다.
- 평면 위치 표정의 유용성을 알아보기 위하여 Fig. 5와 같이 3개의 센서를 90。의 각도로 배열하고 각 센서 간의 거리를 150mm로 하여 좌측 하단의 센서를 기준으로, mm를 기준 단위로 하여 2차원 좌표계를 생성하여 기준으로부터 Table 4와 같이 5개의 위치에서 돌발형 AE 신호를 발생시키고 평면 위치 표정 기술을 이용하여 데이터를 분석하였다.
- 이때 샤프핌의 끝 부분에 45。플라스틱 지그를 사용하여 샤프심이 일정한 각도에서 파단될 수 있도록 하였다.
대상 데이터
- 목재섬유판에 AE를 적용시키는 경우 가장 큰 문제는 밀도의 불균일성과 심한 감쇠라고 사료된다. Fig. 9(a)는 P형 목재 섬유판에서 각각 60mm, 100mm, 140mm, 180mm, 200mma 리에서 획득한 RF 신호이며, M형 과 U형 또는 P형과 비슷한 RF 신호를 획득할 수 있었다.
- 재료 특성평가를 위한 실험에 사용된 섬유판은 P형, M형, U형 등 3가지를 사용하였으며, 각각의 화학적 특성과 재료 특성은 Table 2, Table 3과 같다.
이론/모형
- 또한 신호의 오차를 줄이기 위하여 웨이블릿 디노이징(wavelet de-noising) 기법을 적용하였다.
- 본 연구에서 사용한 AE 신호 분석 장비로는 MISTRAS -2001(PAC) 이 사용되었으며 AE 센서(sensor)는 Table 1과 같다.
- 섬유판에서 통상적인 문턱값 통과 방법과 디노이징 방법을 이용하여 각 형별로 위치표정을 실시하였으며 각 문턱값은 Table 5와 같다. 각 형별로 위치표정의 결과는 Fig.
성능/효과
- (1) 목재 섬유판의 경우 밀도와 강도가 높은 시험 편에서 상대적으로 많은 AE 카운트와 에너지를 측정할 수 있었으며, P형과 M형의 경우 220mm까지 측정되었으며, U형의 경우에는 180mm까지 신호가 측정되어 대체로 감쇠가 심하여 AE신호의 유효전파거리가 짧음을 알 수 있었다.
- (2) 목재 섬유판의 음속 및 이방성 측정에서 전통적인 방법으로 재료의 음속을 측정하는 것보다 웨이블릿 변환을 이용한 분산성 파동의 시간-주파수 해석이 효과적인 도구임을 확인할 수 있었다.
- (3) AE 위치 표정에서 문턱값 통과 방법을 사용할 때 야기되는 도달시간 차 측정상의 오차 문제를 웨이블릿 변환에 의한 디노이징을 통해 팽창파 성분을 제거할 수 있었다. 따라서 각 도별 측정 속도가 보다 일정하게 유지되어 음속 측정 및 평면위치 표정 측정의 오차를 줄일 수 있었다.
- (4) 하중과 누적AE이벤트 수와의 관계에서는 최대 하중과 최초 AE발생 하중과의 비로부터 휨강도의 예측이나 보증이 가능할 것으로 판단된다.
- P형, M형 및 U형의 순서로 밀도와 강도가 높은 시험편이며, 이에 따라 밀도와 강도가 높은 시험 편에서 상대적으로 많은 카운트 수 및 에너지를 측정할 수 있었으며 또한 신호의 전파거리가 긴 것을 알 수 있다. P형 과 M형의 경우 220mm까지 신호가 측정되었으며 U형의 경우에는 180mm까지 신호가 측정되었다.
- 각 목재에서의 등 치선도(contour plot)을 살펴보면 U형 섬유판에서 신호의 발생 시각이 P형과 M형보다 늦게 발생됨을 볼 수 있으며, 이는 이론적인 섬유판의 음속과 실험으로 측정된 결과와 같이 U형의 속도가 P형, M형보다 느리다는 것을 알 수 있다. 시간-주파수 변환 그래프에서도 시간상에서의 같은 결과를 보여주고 있다.
- 굽 힘 응력이 작은 U형 섬유판부터 M형, P형의 순서로 최초 AE 이벤트가 발생하였으며, 재료의 기계적 성질이 비슷한 P형과 M형의 경우 누적 AE이벤트수가 급격히 증가하는 비슷한 경향을 나타내고 있으며, 밀도가 작은 U형 섬유판의 경우 처음에 AE 이벤트 수가 서서히 증가하다가 일정한 순간부터 급격해지는 경향을 나타내고 있다. 이는 섬유판에 사용된 접착제의 종류에 따른 차이라고 사료된다.
- (3) AE 위치 표정에서 문턱값 통과 방법을 사용할 때 야기되는 도달시간 차 측정상의 오차 문제를 웨이블릿 변환에 의한 디노이징을 통해 팽창파 성분을 제거할 수 있었다. 따라서 각 도별 측정 속도가 보다 일정하게 유지되어 음속 측정 및 평면위치 표정 측정의 오차를 줄일 수 있었다.
- 시간-주파수 변환 그래프에서도 시간상에서의 같은 결과를 보여주고 있다. 또한 각 목재별 시간-주파수 변환의 진폭을 살펴보면 P형과 M형 섬유판보다 U형 섬유판의 진폭이 현저하게 낮은 것을 알 수 있다. 본 논문에서는 AE신호의 음속과 굽힘 시험을 웨이블릿 변환과 비교함으로써 시간-주파수 해석이 목재의 결합력을 평가할 수 있음을 확인할 수 있었다.
- 목재의 변수 중 함수율 (moisture content)은 중요한 비중을 차지하고 있으며, 함수율에 따라 AE 카운트수(count)는 현저하게 차이가 나지만 본 연구에서 사용된 시편들은 모두 함수율 10% 미만인 시험편을 사용하여 함수율의 영향에 의한 카운트 수의 변화를 최대한 제거하였다.
후속연구
- 근년에 세계적으로 환경문제 및 자원 문제가 고조되면서 우리나라의 섬유판 제조설비가 급격히 확장되어 왔다. 따라서 섬유판에 의한 목재, 합판 등의 대체 수요 확장 및 신수요 개발을 위한 치열한 기술개발 노력을 기울여 가고 있어, 품질의 신뢰성 및 용도의 호환성은 더욱 개선될 젓으로 기대된다. 특히 각종 부가가치가 있는 기계요소 부품 재료로써의 목재 및 목질재료의 선호도가 증대되고 있으므로 앞으로 섬유판의 수요는 더욱 확장될 것으로 전망된다.
- 따라서 섬유판에 의한 목재, 합판 등의 대체 수요 확장 및 신수요 개발을 위한 치열한 기술개발 노력을 기울여 가고 있어, 품질의 신뢰성 및 용도의 호환성은 더욱 개선될 젓으로 기대된다. 특히 각종 부가가치가 있는 기계요소 부품 재료로써의 목재 및 목질재료의 선호도가 증대되고 있으므로 앞으로 섬유판의 수요는 더욱 확장될 것으로 전망된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.