레이저 간섭법을 이용한 잔류응력 측정 방법에 대한 연구

A Study on Residual Stress Measurements by Using Laser Speckle Interferometry

잔류응력은 공학적 구조물에 결함을 야기하는 유해한 응력이므로 산업현장에서는 이를 측정하기 위한 많은 관심을 가지고 있다. 현재 잔류응력 측정은 일반적인 방법을 사용하고 있지만 이러한 방법들은 어느정도 문제점을 내포하고 있다. 그러므로 레이저 스페클 간섭법에 유한요소법과 점 가열법을 혼합하여 산업 현장에 유해한 잔류응력을 측정할 수 있는 새로운 기법을 개발하였다. 이 기법에서 사용된 레이저 스페클 간섭계는 측정 시편의 응력이 풀릴 때의 면내 변형을 측정하기 위해서 사용되어 졌으며, 유한요소법은 응력 풀림을 위한 가열부의 온도와 그 밖의 변수들을 결정하기 위해서 사용되어 졌다. 잔류응력은 측정하고자 하는 부위의 가열 냉각에 의한 변형률에 의해 결정되어지며, 이에 대한 간단한 모델링을 제시하였다. 또한 본 실험은 변형의 3차원 정량화를 수행하기 위해서 레이저 스페클 간섭계의 전자 광학적 기법 중의 하나인 위상이동법을 이용하여 수행되어졌다.

Residual stress is one of the causes which make defects in engineering components and materials. And interest in the measurement of residual stress exists in many industries. There are commonly used methods by which residual stresses are currently measured. But these methods have a little demerits. time consumption and other problems. Therefore we devised a new experimental technique to measure residual stress in materials with a combination of laser speckle pattern interferometry, finite element method and spot heating. The speckle pattern interferometer measures in-plane deformations while the heating provides for very localized stress relief. FEM is used for determining heat temperature and other parameters. The residual stresses are determined by the amount of strain that is measured subsequent to the heating and cool-down of the region being interrogated. A simple model is presented to provide a description of the method. In this paper, the ambiguity problem for the fringe patterns has solved by a phase shifting method.