Acoustic Nonlinear Characteristics of Ultrasonic Wave Reflected at Contact Interfaces

접촉계면 반사 초음파의 음향 비선형 특성

In the field application of the conventional acoustic nonlinear technique using through transmission of bulk waves to evaluate the contact acoustic nonlinearity(CAN) in solid-solid contact interfaces like as in the closed crack, it has difficulty to access inner position for attaching the pulsing or receiving transducer. In the present study, a new reflection technique has been suggested to measure the acoustic nonlinearity in solid-solid contact interfaces, which uses both of pulsing and receiving transducers on the same side of target and so that it will be very useful for the field application. For this, based on the linear and the nonlinear contact stiffness estimated by the power-model of the contacting pressure, the nonlinear parameter of the reflected ultrasonic wave at the interfaces has been theoretically calculated. Experimental results in contact interfaces of A1606l-T6 alloy specimens with loading pressure showed good agreement with the theoretical predictions, which proves the validity of the suggested reflection mode technique.

닫힘균열과 같은 고체-고체의 접촉계면에서 접촉 음향 비선형성을 평가하기 위해 벌크 투과파를 이용하는 기존의 전통적인 음향 비선형 기술의 경우 현장 적용하는데 있어서 송수신 탐촉자를 장착하기 위해 구조물 내부로 접근하는 것은 접근한계성의 어려움이 있다. 본 연구에서, 고체-고체의 접촉계면에서 음향 비선형성을 측정하기 위해 새로운 반사기법을 제안하였고 이는 대상재료의 동일한 면에서 송신과 수신을 하여 현장 적용성에 매우 편리한 기법이다. 이를 위해, 접촉압력에 대한 멱함수 모델를 통한 선형 그리고 비선형 강성을 추정하고 이를 기반으로 계면에서 반사된 초음파의 비선형 파라미터를 이론적으로 계산하였다. A16061-T6 시편에 대한 접촉압력에 따른 접촉계면 실험 결과들은 이론적인 예측과 매우 잘 일치하였으며 따라서 본 연구에서 제안된 반사모드 기술의 유효성을 검증하였다.