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[국내논문] 레이저 스캐닝 및 정상파를 이용한 평판 구조물의 손상탐지
Damage Detection on Thin-walled Structures Utilizing Laser Scanning and Standing Waves 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.41 no.5, 2017년, pp.401 - 407  

강세혁 (전남대학교 기계공학부) ,  전준영 (전남대학교 기계공학부) ,  김두환 (전남대학교 기계공학부) ,  박규해 (전남대학교 기계공학부) ,  강토 (한국원자력연구원) ,  한순우 (한국원자력연구원)

초록
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본 연구에서는 레이저 스캐닝 및 단일 주파수 정상파 가진과 파수 분석을 통해 구조물의 손상을 탐지하는 기법을 개발하였다. 구조물에 부착된 압전소자를 통해 단일 주파수로 가진하고, 이때 발생한 구조물의 정상상태 응답을 레이저 도플러 속도계와 거울 방향조절 장치를 통해 측정하였다. 구조물의 결함을 탐지하기 위해 정상상태 응답에서 파수 필터링을 이용한 손상 탐지 기법을 개발 및 적용하였다. 부식결함이 발생한 알루미늄 평판과 층간 분리가 발생한 복합재료 구조물에 대한 손상 탐지를 수행하여 손상의 위치와 크기를 정확히 파악할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper describes wavenumber filtering for damage detection using single-frequency standing wave excitation and laser scanning sensing. An embedded piezoelectric sensor generates ultrasonic standing waves, and the responses are measured using a laser Doppler vibrometer and mirror tilting device. ...

주제어

#레이저 도플러 진동계   #손상 탐지   #웨이브 전파   #파수 필터링  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 정상파 기반 레이저 스캐닝 시스템을 구축하였고 파수 기반 손상탐지 기법인 LWAM을 개발하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
열화상기법은 무엇인가? 이러한 한계점을 극복하기 위한 비접촉식 비파괴검사 연구가 진행되고 있다. 열화상기법은 구조물의 온도 변화를 통해 결함을 탐지하는 기법이다. 간단한 구성으로 검사가 가능하지만, 열에 의한 손상 발생 가능성이 있다.
비파괴검사를 위한 방법은 무엇이 있는가? 평판 구조물은 항공기, 건축물, 차량 등 다양한 분야에서 활용중이며 유지관리의 부실은 파단과 같은 재산피해와 인명피해가 발생할 수 있다.(1,2) 이에 따라 구조물 내부의 결함을 탐지 및 평가하는 비파괴검사는 침투탐상검사,(3) 자분탐상검사,(4) 와전류검사(5) 등이 있다. 이상의 검사방법은 사전조치 작업이 필요하고 검사자의 접근하기 때문에 작업공간의 제약이 있다.
열화상기법의 장단점은? 열화상기법은 구조물의 온도 변화를 통해 결함을 탐지하는 기법이다. 간단한 구성으로 검사가 가능하지만, 열에 의한 손상 발생 가능성이 있다.(6) C-스캔은 깊이 방향으로 초음파를 송수신하여 결함을 검출하는 기법이다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (15)

  1. Lee, J. H. and Lee, S. J., 2009, "Application of Laser-Generated Guided Wave for Evaluation of Corrosion in Carbon Steel Pipe," NDT & E International, Vol. 42, No. 3, pp. 222-227. 

    상세보기 crossref

  2. Abramowicz, W., 2003, "Thin-Walled Structures as Impact Energy Absorbers," Thin-Walled Structures, Vol. 41, No. 2, pp. 91-107. 

    상세보기 crossref

  3. Mandache, C., Levesque, D., Dubourg, L. and Gougeon, P., 2012, "Non-Destructive Detection of Lack of Penetration Defects in Friction Stir Welds," Science and Technology of Welding and Joining, Vol. 17, No. 4, pp. 295-303. 

    상세보기 crossref

  4. Philip, J., Rao, C. B., Jayakumar, T. and Raj, B., 2000, "A New Optical Technique for Detection of Defects in Ferromagnetic Materials and Components," NDT & E International, Vol 33, No. 5, pp. 289-295. 

    상세보기 crossref

  5. LEE, J. H., Lee, B. S. and Lee, M. R., 2005, "Finite Element Analysis for Eddy Current Signal of Aluminum Plate with Surface Breaking Crack," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 29, No. 10, pp. 1336-1343. 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. Kim, J. W. and Yun, K. W., 2013, "Evaluation of Improvement of Detection Capability of Infrared Thermography Tests for Wall-Thinning Defects in Piping Components by Applying Lock-in Mode," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 37, No. 9, pp. 1175-1182. 

  7. Hasiotis, T., Badogiannis, E. and Tsouvalis, N. T., 2011, "Application of Ultrasonic C-Scan Techniques for Tracing Defects in Laminated Composite Materials," Strojniski Vestnik-Journal of Mechanical Engineering, Vol. 57, No. 3, pp. 192-203. 

  8. Lee, J. R., Jeong, H. M., Ciang, C. C., Yoon, D. J. and Lee, S. S., 2010, "Application of Ultrasonic Wave Propagation Imaging Method to Automatic Damage Visualization of Nuclear Power Plant Pipeline," Nuclear Engineering and Design, Vol. 240, No. 10, pp. 3513-3520. 

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  9. Jeong, H. M., Lee, J. R. and Park, C. Y., 2012, "Advances in Hardware of Ultrasonic Propagation Imaging System," Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, Vol. 32, No. 2, pp. 214-219. 

    원문보기 상세보기 crossref

  10. Lee, J. R., Chong, S. Y., Jeong, H. and Kong, C. W., 2011, "A Time-of-Flight Mapping Method for Laser Ultrasound Guided in a Pipe and its Application to Wall Thinning Visualization," NDT & E International, Vol. 44, No. 8, pp. 680-691. 

    상세보기 crossref

  11. Rogge, M. D., and Leckey, C. A. C., 2013, "Characterization of Impact Damage in Composite Laminates Using Guided Wavefield Imaging and Local Wavenumber Domain Analysis," Ultrasonics, Vol. 53, No. 7, pp. 1217-1226. 

    상세보기 crossref

  12. Mesnil, O., Leckey, C. A. C. and Ruzzene, M., 2014, "Instantaneous and Local Wavenumber Estimations for Damage Quantification in Composites," Structural Health Monitoring, Vol. 14, No. 3, pp. 193-204. 

  13. Kudela, P., Radzienski, M., Ostachowicz, W., 2015, "Identification of Cracks in Thin-Walled Structures by Means of Wavenumber Filtering," Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 50, pp. 456-466. 

    상세보기

  14. Flynn, E. B., 2014, "Embedded Multi-Tone Ulrasonic Excitation and Continuous-Scanning Laser Doppler Vibrometery for Rapid and Remote Imaging of Structural Defects," In: EWSHM-7th European Workshop on Structural Health Monitoring, Nantes, France, pp. 1561-1567. 

  15. Flynn, E. B. and Jarmer, G. J., 2013, "High- Speed, Non-Contact, Baseline-Free Imaging of Hiddden Defects Using Scanning Laser Measurements of Steady-State Ultrasonic Vibration," In: 9th International Workshop on Structural Health Monitoring, Stanford, California, USA, Vol 1, pp. 1186-1193. 

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