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초음파 시뮬레이션을 이용한 거친면의 파동 산란에 대한 통계적 연구
A Statistical Study on Wave Scattering on Rough Surfaces Using Ultrasonic Numerical Simulations 원문보기

비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, v.38 no.3, 2018년, pp.197 - 202  

최원재 (한국표준과학연구원) ,  김기복 (한국표준과학연구원) ,  권세곤 (한국철도공사)

초록
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초음파 검사는 주요 비파괴 평가방법 중 하나로서, 깊은 투과율 및 안전성 등의 장점으로, 다양한 분야에 널리 사용되고 있는 방법이다. 검사 대상체내의 결함검사에서, 결함에 대한 초음파의 반사파를 이용하여 결함의 유무 혹은 크기 등을 추정한다. 인공결함이 아닌, 자연발생된 결함은 거친표면을 갖게 되는데, 반사파의 특성은 필연적으로 결함 자체의 거칠기와 밀접한 관계가 있다. 거칠기가 높으면 초음파 산란이 일어나 응답진폭이 낮아지게 되고, 거칠기가 낮으면 높은 응답신호를 얻을 수 있다. 초음파 산란은 거칠기의 절대값 보다 입력 주파수 파장대비 거칠기에 대한 정보가 중요하며, 이에 대한 산란예측이 가능하다면, 산란정보에 근거한 검사방법을 개발하여 결함발견률을 높이기 위한 유용한 기반이 될 수 있다. 표면의 거칠기는 일반적으로 통계적인 방법으로 표현되고, 따라서 거친표면에서의 반사 또한 통계적인 방법으로 기술될 수 있다. 통계적으로 유의미한 결과를 얻기 위해서는 많은 수의 샘플이 필요하지만, 실험적인 결과를 얻는데는 한계가 있기 때문에, 가상실험을 기반으로 통계적인 결과를 도출해 내는 경우가 많다. 본 논문에서는 거친표면 산란의 가상실험을 위하여, 거친표면에 대한 초음파 산란의 통계적 해석 방법을 소개하고, 평면파의 수직입사/수직반사에 대하여 Kirchhoff approximation과 유한요소 해석에 기반한 결과를 비교 평가한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Ultrasonic inspection is a non-destructive evaluation method widely used in various industrial fields for its advantages including deep penetration and safety. The existence or size of a defect is estimated by using the ultrasonic waves reflected from the object to be inspected; defects initiated fr...

주제어

#거친표면   #통계적 연구   #초음파 검사   #산란   #시뮬레이션  

참고문헌 (11)

  1. T. L.Moran, M. T. Anderson, A. D. Cinson, S. L. Crawford, M. S. Prowant and C. A. Nove, "Using phased array ultrasonic testing in lieu of radiography for acceptance of carbon steel plate welds," ASME 2014 pressure vessels and piping conference, PVP2014-28832, V005T10A007 (2014) 

  2. J. A. Ogilvy, "Theory of wave scattering from rough surfaces," Adam Hilger (1992) 

  3. P. Beckmann and A. Spizzichino, "The scattering of elecgtromagnetic wave from rough surfaces," Artech House Publishers (1987) 

  4. J. C. Stover, "Optical scattering: measurement and analysis," second ed., Bellingham (1995) 

  5. J. A. Ogilvy, "Computer simulation of acoustic wave scattering from rough surface," Journal of Physics, Vol. 21(2), pp. 260-277 (1988) 

  6. P. Rajagopal and M. J. S. Lowe, "Short range scattering of fundamental shear horizontal guided wave mode normally incident at a through-thickness crack in an isotropic plate," J. Acoust. Soc. Am., Vol. 122(3), pp. 1527-1538 (2007) 

    상세보기 crossref

  7. F. Shi, W. Choi, M. Lowe, E. A. Skelton, and R. V. Craster, "The validity of Kirchhoff theory for scattering of elastic waves from rough surfaces," Proc. Roy. Soc. (London) A, Vol. 471, No. 2178, p. 20140977 (2015) 

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  8. R. Howard, and F. Cegla, "On the probability of detecting wall thinning defects with dispersive circumferential guided waves," NDT & E International, Vol. 86, pp. 73-82 (2017) 

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  9. J. A. Ogilvy, "Wave scattering from rough surfaces," Rep. Prog. Phys., Vol. 50(12), pp. 1553-1608 (1987) 

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  10. W. Choi, E. Skelton, M. J. S. Lowe, and R. Craster, "Unit cell finite element modelling for ultrasonic scattering from periodic surfaces," 39th Annual Review of Progress in QNDE, pp. 83-90 (2013) 

  11. J. R. Pettit, A. E. Walker and M. J. Lowe, "Improved detection of rough defects for ultrasonic nondestructive evaluation inspection based on finite element modelling of elastic wave scattering," IEEE Trans. Ultrason. Ferroelect. Freq. Contr., Vol. 62, pp. 1797-1808 (2015) 

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