• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.550-554
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• 2014

Regarding thin films in MEMS/NEMS structures, the exact evaluation of mechanical properties is very essential to enhance the reliability of their design and manufacturing. However, such methods as a tensile test and a resonance test, general methods to measure elastic moduli, cannot be applied to thin films since its thickness is so small. This work concerns guided wave based elastic modulus measurement method. To this end, guided wave excitation and detection system using a pulsed laser and a laser interferometry has been established. Also an elastic modulus extraction algorithm from the measured guided wave signal was developed. Finally, it was applied to actual thin film structures such as Ni-Si and Al-Si multilayers. From experimental results, we confirm that the proposed method has considerable feasibility to measure elastic properties of thin films.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제75권4호
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• pp.435-444
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• 2020

Ultrasonic guided wave testing is a very promising non-destructive testing method for rails, which is of great significance for ensuring the safe operation of railways. On the basis of the semi-analytical finite element (SAFE) method, a analytical model of 59R2 grooved rail was proposed, which is commonly used in the ballastless track of modern tram. The dispersion curves of ultrasonic guided waves in free rail and supported rail were obtained. Sensitivity analysis was then undertaken to evaluate the effect of rail elastic modulus on the phase velocity and group velocity dispersion curves of ultrasonic guided waves. The optimal guided wave mode, optimal excitation point and excitation direction suitable for detecting rail integrity were identified by analyzing the frequency, number of modes, and mode shapes. A sinusoidal signal modulated by a Hanning window with a center frequency of 25 kHz was used as the excitation source, and the propagation characteristics of high-frequency ultrasonic guided waves in the rail were obtained. The results show that the rail pad has a relatively little influence on the dispersion curves of ultrasonic guided waves in the high frequency band, and has a relatively large influence on the dispersion curves of ultrasonic guided waves in the low frequency band below 4 kHz. The rail elastic modulus has significant influence on the phase velocity in the high frequency band, while the group velocity is greatly affected by the rail elastic modulus in the low frequency band.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권1호
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• pp.41-46
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• 2012

MEMS/NEMS 구조체의 개발과 응용기술의 발달로 박판 및 박막의 기계적 물성 평가에 대한 요구가 점차 늘어나고 있다. 기계적 물성은 주로 인장시험이나 초음파의 속도 측정으로 평가되어 왔으나, 박판/박막 구조의 경우 기존의 기술로는 측정에 한계가 있어 나노압입시험법, 유도초음파법 등의 새로운 기술이 개발되고 있다. 본 연구에서는 박판 구조의 금속재료의 탄성계수를 평가하기 위하여 EMAT으로 송수신된 박판내에서의 유도초음파 진행 속도를 측정하였으며, 이론적으로 계산된 유도초음파 군속도와 실험적인 군속도의 최적화 과정을 통해 최종적으로 박판의 탄성계수를 평가하였다. 두께 $50{\mu}m$의 니켈 박판에서 측정된 영률은 201.6 GPa이었으며, 나노압입시험법으로 측정된 207 GPa, 참고문헌의 203.7 GPa과 비교하면 약 3% 내에서 일치하는 결과이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권4호
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• pp.373-379
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• 2009

Presented in this paper is a new experimental technique to measure material properties of lock plate of gas turbine plants by using ultrasonic guided wave. In comparison with the mechanical destructive testings, material characterization of the Inconel x-750 was nondestructively carried out in a more efficient manner to discriminate the change in elastic moduli and the poisson's ratio attributed to the variation of heat treatment condition. The proposed technique shows a satisfactory feasibility via the comparative experiments with the imported lock plate specimens. It is also expected that the guided wave technique can cover a longer and wider range as a new cost-&-time-saving inspection tool due to the interaction with a greater part of specimen, compared to a conventional local point-by-point scheme.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권6호
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• pp.637-646
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• 2023

At present, the research on wave propagation in graphene platelet reinforced composite plates focuses on the propagation behavior of bulk waves, in which the effect of boundary condition is ignored, there is no literature report on propagation behaviors of guided waves in graphene platelet reinforced metal foams (GPLRMF) plates. In fact, wave propagation is affected by boundary conditions, so it is necessary to study the propagation characteristics of guided waves. The aim of this paper is to solve this problem. The effective performance of the material was calculated using the mixing law. Equations of motion of GPLRMF plate is derived by using Hamilton's principle. Then, the eigenvalue method is used to obtain the expressions of bending wave, shear wave and longitudinal wave, and the degradation verification is carried out. Finally, the effects of graphene platelets (GPLs) volume fraction, elastic foundation, porosity coefficient, GPLs distribution types and porosity distribution types on the dispersion relations are studied. We find that these factors play an important role in the propagation characteristics and phase velocity of guided waves.

• 비파괴검사학회지
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• 제28권2호
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• pp.211-216
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• 2008

이 연구에서 다층구조물에서 각 모드에 대한 위상속도, 군속도, 감쇠 그리고 파형구조를 구하는 프로그램을 개발하였다. 판의 수와 재료 물성치를 변화시키면서 각 모드의 파형구조를 얻었다. 유체가 닿아 있는 구조물에서 유도파를 이용한 비파괴 검사의 성공여부는 에너지 손실을 최소화하는 모드선정의 최적화이다. 이 연구에서는 자유표면판재의 표면에서 정규화된 두께방향의 변위가 감쇠의 변화를 예측하기 위해서 사용되었으며 감쇠와 파형구조의 관계를 밝혔다. 이것은 유도파의 감쇠를 물이 닿아 있는 경우 복소수근을 찾는 수학적 어려움을 경감하면서 자유표면에서 두께방향 변위의 변화로부터 손쉽게 얻을 수 있다. 이 연구를 통하여 다층구조물에서 보다 민감하고 효율적인 비파괴 검사를 위한 유도파의 모드선정의 최적화 개념을 완성했다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권1호
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• pp.1-12
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• 2021

본 논문은 복합재 패널에서 압전 작동기를 사용하여 탄성파를 생성하고, 손상에서의 반사된 신호를 압전 감지기에서 탐지하여 손상위치를 추정할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 손상이 없는 신호와 손상이 있는 신호를 비교하여 손상신호를 추정하는 진단적 접근방법을 사용하였다. 신호 상관관계를 이용하여 탄성파의 군속도를 계산하고 압전기 위치정보를 이용하여 손상정보를 추출하였다. 하지만 탄성파의 비선형 특성으로 인해, 손상정보는 다양한 신호의 조합으로 구성되기 때문에, 손상위치를 명확히 구별하기 어렵다. 이에 본 논문에서는 손상에서 반사된 신호정보를 신호 도달거리의 면적으로 변환해서 손상의 중심위치를 찾는 누적함수 특성벡터 알고리즘(CSFV, cumulative summation feature vector)을 새롭게 제안하고, 특성벡터를 손상지수와의 곱으로 표현하는 가시화 기법을 적용하였다. 또한 복합재 패널에서 실험검증을 수행하고, 기존의 알고리즘과의 비교를 통해 제안된 알고리즘이 정확도 높게 손상위치를 검출할 수 있음을 보였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권6호
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• pp.695-700
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• 2010

가스터빈 날개를 덮고 있는 덮개판(Lock plate)의 재료 물성을 유도초음파를 이용하여 측정을 하였다. Lock plate는 가스터빈 발전소에서 아무 극한 환경에서 작동을 하는 부분 중 하나이다. 초음파 속도와 감쇠계수가 서로 다른 3가지 조건의 열처리상태의 재료 물성을 측정하는데 사용되었다. 일반적인 기계적 파괴 인장실험과 비교했을 때, 인코넬 x-750의 재료특성은 다른 열처리 조건에서 탄성계수와 포아슨비를 활용하여 비파괴적인 방법으로 더 효과적으로 알아냈다. 초음파 속도와 인코넬 x-750의 강도는 서로 비례관계에 있으며, 이러한 재료물성 측정은 여러 산업 분야에서 손상 측정에 활용될 수 있다. 또한 유도초음파 기법을 활용하여 장거리, 광범위한 진단으로 시간과 비용을 절감하는데 도움이 되리라 기대된다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2013년도 추계학술대회 논문집
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• pp.368-369
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• 2013

• 한국항공우주학회지
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• 제49권1호
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• pp.13-20
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• 2021

본 논문에서는 반사된 면적 결과와 반사된 위치 결과를 중첩하고, 가시화된 이미지에서 픽셀의 최대값에 대한 비율로 윤곽선을 추출하여 손상 크기를 추정하는 알고리즘을 제안하였다. 반사된 신호의 면적을 구하기 위해서 누적함수 특성벡터 알고리즘을 사용하였고, 반사된 신호의 위치를 구하기 위해서 신호 상관관계를 이용해서 측정신호로부터 손상 신호를 분리하였다. 그리고 제안한 손상크기 추정 알고리즘을 복합재 평판에서 실험 수행하여 검증하였다. 임의의 위치에서 반복 실험을 수행해서 제안된 알고리즘이 반복에 따른 재현성이 있음을 검증하였고, 손상크기 변화에 따라 손상 크기를 추정하고 분별할 수 있음을 검증하였다.