Abstract
This Paper describes a crack scattering model for SH wave based on the boundary integral equation(BIE) method, where the fundamental unknown is crack opening displacement(COD). When a time harmonic plane wave was incident on a 2-D isolated crack (slit) of width 2a, the COD distributions were numerically calculated as a function of ka. The calculated COD agreed well with results obtained with other methods. The far-field scattering amplitude, which completely characterizes the flaw response, was calculated in two ways. The Kirchhoff approximation and the BIE-COD exact formulation were compared in terms of incidence angle and frequency ka in a pulse-echo mode. Maximum response was obtained for both methods at the specular reflection direction. Away from the specular direction, the Kirchhoff approximation becomes less accurate. The time domain crack response was also calculated using a band-limited spectrum of center frequency 10 MHz. At oblique incidence to the crack both methods show the existence of an antisymmetric flash points occurring from the crack edge. The Kirchhoff approximation provides an exact time interval between flash points, although it unrealistically gives the same amplitude.
SH파의 균열 산란장 해석을 위하여 먼저 균열개구변위(COD)를 미지수로 하는 경계적분방정식(BIE)을 수립하였다. 폭 2a의 고립된 2차원 균열(slit)에 임의의 각도로 입사하는 시간조화 평면파에 대하여 COD를 주파수 ka의 함수로 구하였으며, 다른 연구 결과와 잘 일치함을 확인하였다. 초음파 비파괴평가에서 중요한 변수로 취급되는 원거리 산란음장을 두 가지 방법으로 구하였다. 펄스-에코 모드에서 Kirchhoff 근사법과 BIE-COD에 기초한 엄밀해의 결과를 입사각도와 주파수의 함수로 계산하고 서로 비교하였다. SH파가 균열면에 수직으로 입사/반사한 경우 산란음장은 최대가 되고, 두 방법은 정확히 일치하였다. 수직입사에서 멀어질수록 산란진폭은 모두 급격히 감소하며, Kirchhoff 근사법은 엄밀해와 차이를 보였다. 시간 영역의 원거리 산란진폭 거동을 구하기 위하여 대역폭을 갖는 중심주파수 10MHz를 곱하고, 퓨리에 역변환으로 시간영역 신호를 계산하였다. 경사 입사시에 시간영역의 진폭은 좌우 균열 선단에 의해 분리되며, 두 신호 사이의 시간 간격은 균열의 크기와 관련된다 엄밀해와 비교할 때 Kirchhoff 근사법은 정확한 시간 간격을 제공하나, 동일한 크기의 균열 선단 신호를 제공하는 부정확함이 있다.
