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액체-고체 경계면이 존재하는 구조물에서의 파동 전파 해석 및 실험
Computational and Experimental Analyses of the Wave Propagation Through a Bar Structure Including Liquid-Solid Interface 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.39 no.8, 2015년, pp.793 - 799  

박상진 (과학기술연합대학원 신형원자로시스템공학과) ,  이희남 (순천대학교 기계우주항공공학부) ,  윤두병 (한국원자력연구원 원자력융복합개발본부) ,  박진호 (한국원자력연구원 원자력융복합개발본부)

초록
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막대형 금속 구조물을 통하여 전파되는 종파와 횡파의 전달 현상을 전산구조해석 모델을 이용하여 시뮬레이션 하였으며 실험 결과와 비교 분석하였다. 실험 및 해석은 막대 구조물 전체가 알루미늄인 경우 및 파동 전파 경로인 알루미늄 막대 중간 부분에 액체층을 포함한 경우 등 두 가지 조건에 대해 수행되었다. 연구 결과 해석 및 실험을 통해 구한 종파 및 횡파 전파 특성과 전파 속도가 이론치와 잘 일치하는 것을 확인하였으며, 본 연구에서 이루어진 고체-유체 경계면을 가지는 구조물을 통과하는 파동 전파 해석을 위한 전산해석 모델링 기법은 고체-유체 상호작용을 고려해야 하는 보다 복잡한 시스템에 대해서도 확장 가능하다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this research, we study the propagation of longitudinal and transverse waves through a metal rod including a liquid layer using computational and experimental analyses. The propagation characteristics of longitudinal and transverse waves obtained by the computational and experimental analyses wer...

주제어

#파동 전파   #종파   #횡파   #파동 속도  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 탄성체와 액체를 통해 종파 및 횡파가 전파되는 특성을 해석과 실험을 통해 확인하는 연구를 수행하였다. 특히 파동 전파 경로에 고체와 액체의 경계면이 존재할 때 종파와 횡파가 액체와 고체 경계면에서 반사 또는 투과되는 현상을 유한요소 전산구조해석을 통해 모사할 수 있는 모델을 개발하고자 하였으며 전산구조해석의 결과로 구해지는 종파와 횡파의 전파속도가 이론치와 비교 분석하였다.
  • 본 연구는 경수로형 원자로 압력용기를 포함한 일차계통 내부에 존재하는 금속 파편이 냉각수 흐름에 의해 이동 중에 구조물에 부딪칠 때 발생하는 파동을 감지하여 파편의 위치와 크기를 알아내기 위한 금속파편 감시시스템(LPMS; Loose Parts Monitoring System)연구(2)를 위한 기초 자료로 활용할 수 있다.
  • 1과 같은 형태의 구조물에 대한 파동 전파 해석모델을 개발하였고 상용화된 explicit dynamic code인 LS-DYNA를 이용한 파동전파 시뮬레이션을 수행하였다. 한편, implicit 방법을 사용할 수도 있지만 전산구조해석을 통해 예측하는 고체와 액체에서의 파동전파 속도가 이론치와 잘 일치하는지 여부와, 액체-고체 경계면에서 반사와 투과 현상이 물리적으로 맞게 모사되는지를 확인하고자 하는 본 연구의 목적은 explicit 방법 적용으로 충분히 이룰 수 있다. Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
중심파의 종파는 어떤 것이 있는가? Wave)와 매질의 경계면을 따라 전파되는 표면파(Surface Wave)로 크게 구분된다. 또한 중심파는 파동의 진행방향에 따라 종파(Longitudinal Wave, Primary Wave)와 횡파(Transverse Wave, Secondary Wave, Shear Wave)로 나뉘며, 표면파는 L파(Love Wave)와 R파(Rayleigh Wave)로 나눠진다.(1)
알루미늄과 물 및 가속도 센서를 이용하여 간단한 파동 전파 실험장치를 구축하고 실험을 통해 측정한 파동전파 특성의 타당성 확인 결과는 어떠한가? 한편, 알루미늄과 물 및 가속도 센서를 이용하여 간단한 파동 전파 실험장치를 구축하였고 실험을 통해 측정한 파동전파 특성의 타당성을 확인하였다. 실험을 통해 구한 파동 전파 속도는 비교적 이론 및 해석값과 잘 일치하지만 특히 횡파의 전파속도는 12% 정도의 다소 큰 오차를 보였으며 이러한 오차는 실제 구조물의 물성치가 정확하게 알려져 있지 않기 때문인 것으로 판단된다.
중심파를 구분하는 기준은 무엇인가? Wave)와 매질의 경계면을 따라 전파되는 표면파(Surface Wave)로 크게 구분된다. 또한 중심파는 파동의 진행방향에 따라 종파(Longitudinal Wave, Primary Wave)와 횡파(Transverse Wave, Secondary Wave, Shear Wave)로 나뉘며, 표면파는 L파(Love Wave)와 R파(Rayleigh Wave)로 나눠진다.(1)
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참고문헌 (3)

  1. Rayleigh, L., 1885, "On Waves Propagated Along the Plane Surface of an Elastic Solid," Proceedings of the London Mathematical Society, Vol. 17, pp. 4-11, 

  2. Choi, Y.-C., Park, J.-H., Yoon, D.-B. and Park, K.-B., 2006, "Loose-part Mass Estimation Using Time-frequency Analysis," Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 16, No. 8, pp. 872-878 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. Young, H. and Freedman, R., 2003, "University Physics with Modern Physics," 10th Edition, PEARSON, Inc., ASIA, p. 547. 

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