유리판과 단일방향 탄소섬유강화 플라스틱판에서 점원에 의해 발생된 과도적 탄성파의 주파수 해석

Spectral Analysis of Transient Elastic Waves Generated by Point Source in Glass and Unidirectional CFRP Plates

유리판과 단일방향(unidirectional) 탄소섬유 강화 복합재료(CFRP)판의 표면에서 연필심을 부러뜨려 발생된 과도적 탄성파를 음원으로부터 멀리 떨어진 서로 다른 위치에 둔 두개의 탐촉자로 검출하였다. 탐촉자에 검출된 과도적 신호의 스펙트럼 분석에 의해 판에서 pulse 형태로 발생된 신호는 Lamb파 분산관계를 따르며 전파하고, 유리판과 단일방향 CFRP판에서의 과도적 신호는 최저 대칭$(S_{0})$, 1차 대칭$(S_{1})$, 1차 비대칭$(A_{l})$ 모드의 최대 군속도 주변의 성분들로 형성되었다. 이러한 최대 군속도 주변 성분은 분산이 비교적 적기 때문에 과도적 신호의 초기부분은 크게 변화되지 않았으며, $A_{1}$ 모드 단절 (cut-off)주파수 이하 영역의 $S_{0}$ 모드가 가장 빠른 군속도로 전파되고 과도적 신호 형성에 크게 기여하는 모드이었다.

Spectral analysis of transient elastic waves were carried out in order to identify the propagation modes in glass and unidirectional carbon fibre reinforced plastic (CFRP) plates. Pencil leads were broken on the surface of plates to generate elastic waves, and two broad band transducers of 6.35 mm in diameter and 10 MHz center frequency were placed at the linear location from the source. The frequency spectra of detected signals showed that the wave propagation in the plates obeyed the Lamb wave dispersion relation. The transient signals were the fast propagating modes around maximum group velocity of the lowest and first order symmetric $modes(S_{0} and S_{1}),$ and first order antisymmetric $mode(A_{1})$. The transient signals were not severely distorted due to relatively small dispersion of those modes around the maximum group velocity. The fastest propagating mode in the plates was shown to be $S_{0}$ mode less the than cut-off frequency of $A_{1}$ mode.