• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권5호
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• pp.597-615
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• 2019

The paper studies the dispersion of the axisymmetric longitudinal wave propagating in the "hollow cylinder + surrounding medium" system with inhomogeneous initial stresses caused by the uniformly distributed radial compressional forces acting at infinity. Up to now in the world literature, there exist only a few investigations related to the wave dispersion in a hollow cylinder with inhomogeneous initial stresses. Therefore, this paper is one of the first attempts in this field in the sense of the development of investigations for the case where the cylinder is surrounded with an infinite medium. The three-dimensional linearized theory of elastic waves is used for describing the considered wave propagation problem and, for a solution to the corresponding mathematical problem, the discrete-analytical solution method is developed and employed. The corresponding dispersion equation is obtained and this equation is solved numerically and, as a result of this solution, the dispersion curves are constructed for the first and second modes. By analyzing these curves, the character of the influence of the inhomogeneous initial stresses on the dispersion curves is established. In particular, it is established that as a result of the inhomogeneity of the initial stresses both new dispersion curves and the "band gap" for the wave frequencies can appear.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권3호
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• pp.233-240
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• 2014

나노/마이크로 소자의 개발이 활발해짐에 따라 나노/마이크로 박막의 기계적 물성의 정밀 측정에 대한 필요성이 점차 커지고 있다. 기존의 파괴적인 방법의 한계를 극복하기 위한 방법으로, 유도초음파를 이용한 비파괴적인 박막 물성 방법에 대한 관심이 늘어나고 있다. 유도초음파를 이용하여 박막의 물성을 측정하는 실험을 설계하거나, 물성 측정에 대한 실험 결과를 이해하는데 있어 박막의 분산선도를 이해하는 것은 필수적이라 할 수 있다. 본 연구에서는, 전달 행렬법을 이용하여 박막의 분산선도를 계산하는 방법을 제시하고, 이를 금속 박막에 적용하여 그 특성을 관찰하였다. 전달 행렬법을 이용하여 다층판에서의 주파수에 따라 유도초음파가 전파하는 속도를 계산하여 상용 프로그램과 비교하여 그 타당성을 확인하였다. 이러한 방법을 Si 기판 위에 증착된 Al 금속 박막에 적용하여 얻은 분산곡선의 분석을 통해, 박막의 두께 조건에 따른 모드와 분산 및 비분산 특성이 나타나는 구간을 관찰할 수 있었다.

• Coupled systems mechanics
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• 제10권2호
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• pp.123-142
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• 2021

The paper deals with the study of the dispersion of quasi-Lamb waves in a hydro-elastic system consisting of an elastic plate, barotropic compressible inviscid fluid, and rigid wall. The motion of the plate is described using the exact equations of elastodynamics, however, the flow of the fluid using the linearized equations and relations of the Navier-Stokes equations. The corresponding dispersion equation is obtained and this equation is solved numerically, as a result of which the corresponding dispersion curves are constructed. The main attention is focused on the effect of the presence of the fluid and the effect of the fluid layer thickness (i.e., the fluid depth) on the dispersion curves. The influence of the problem parameters on the dispersion curves related to the quasi-Scholte wave is also considered. As a result of the analyses of the numerical results, concrete conclusions are made about the influence of the fluid depth, the rigid wall restriction on the fluid motion, and the material properties of the constituents on the dispersion curves. During the analyses, the zeroth and the first four modes of the propagating waves are considered.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• 제20권4E호
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• pp.45-51
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• 2001

This paper examines the dispersion relation governing the wave propagation on cylindrical shells. The assumption of thin shells allows the dispersion relation to be separated into three relations related to the propagation of flexural waves and two types of membrane waves. Those relations are used to identify the characteristics of the wave number curves. The dispersion relation provides two and three closed wave number curves below and above the ring frequency. Above the ring frequency three wave number curves are clearly identified to be those of flexural, shear and longitudinal waves, respectively. Below the ring frequency, the characteristics of two wave number curves are identified with dependence of the direction of wave propagation.

• 비파괴검사학회지
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• 제30권6호
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• pp.548-557
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• 2010

An ultrasonic resonance scattering spectroscopy technique is developed and applied for reconstructing elastic constants of a transversely isotropic cylindrical component. Immersion ultrasonic measurements are performed on tube samples made from a boron/aluminum composite material to obtain resonance frequencies and dispersion curves of different guided wave modes propagating in the tube. Theoretical analysis on the acoustic resonance scattering from a transversely isotropic cylindrical tube is also performed, from which complete backscattering and resonance scattering spectra and theoretical dispersion curves are calculated. A sensitive change of the dispersion curves to the elastic properties of the composite tube is observed for both normal and oblique incidences; this is exploited for a systematic evaluation of damage and elastic constants of the composite tube samples. The elastic constants of two boron/aluminum composite tube samples manufactured under different conditions are reconstructed through an optimization procedure in which the residual between the experimental and theoretical phase velocities (dispersion curves) is minimized.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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• pp.51-59
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• 2006

서해안 조간대에서 24 channel 탐사기로 획득한 표면파 자료의 위상속도와 군속도를 구한다음, 이를 역산하여 그 결과를 비교하였다. 위상속도의 분산곡선은 tau-p stacking 방법에 의하여, 군속도의 분산곡선은 wavelet analysis와 Multiple Filtering Technique의 두가지 방법을 사용하여 구하였다. 위상속도의 오차가 군속도의 오차보다 더 큰 것을 확인하였다. 군속도의 경우, wavelet analysis가 Multiple Filtering Technique 보다 fundamental mode와 higher mode를 구분하는데 더 효과적이었다. 역산결과, 군속도의 fundamental mode와 1st higher mode 를 동시에 사용했을 때, 공간적 해상도가 가장 좋았다. 이연구는 천부 지반의 S파 속도 구조를 구하는데, 군속도의 higher mode를 포함한 군속도 분산곡선을 사용하는 것이 효과적임을 시사한다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권4호
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• pp.443-459
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• 2022

The paper studies the dispersion and attenuation of propagating waves in the "plate+compressible viscous fluid layer" system in the case where the fluid layer flow is restricted with a rigid wall, and in the case where the fluid layer has a free face. The motion of the plate is described by the exact equations of elastodynamics and the flow of the fluid by the linearized Navier-Stokes equations for compressible barotropic Newtonian viscous fluids. Analytical expressions are obtained for the amplitudes of the sought values, and the dispersion equation is derived using the corresponding boundary and compatibility conditions. To find the complex roots of the dispersion equation, an algorithm based on equating the modulus of the dispersion determinant to zero is developed. Numerical results on the dispersion and attenuation curves for various pairs of plate and fluid materials under different fluid layer face conditions are presented and discussed. Corresponding conclusions on the influence of the problem parameters on the dispersion and attenuation curves are made and, in particular, it is established that the change of the free face boundary condition with the impermeability condition can influence the dispersion and attenuation curves not only in the quantitative, but also in the qualitative sense.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제41권5호
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• pp.605-615
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• 2012

In this paper, guided circumferential wave propagating in an orthotropic viscoelastic cylindrical curved plate subjected to traction-free conditions is investigated in the frame of the Kelvin-Voight viscoelastic theory. The obtained three wave equations are decoupled into two groups, Lamb-like wave and SH wave. They are separately solved by the Legendre polynomial series approach. The availability of the method is confirmed through the comparison with the published data of the SH wave for a viscoelastic flat plate. The dispersion curves and attenuation curves for the carbon fiber and prepreg cylindrical plates are illustrated and the viscous effect on dispersion curves is shown. The influences of the ratio of radius to thickness are analyzed.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권4호
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• pp.391-397
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• 2001

비균질 적층 구조물에서의 유도초음파 전파는 이론적 분산성에 기초하여 실험적으로 규명된다. 이는 입사각도와 주파수의 적절한 선택은 적층 구조물에서의 유도초음파 발생에 중요하나는 깃을 드러낸다. 이론적 분산성은 접착층 두께와 층 두께, 물성치에 크게 의존한다. 실험적으로 분산성의 변화를 관찰하므로 비균질 적층 구조물의 접착층 두께를 측정하는 것이 가능하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.15-24
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• 2006

공학적 물성치로서의 저변형율에서의 전단탄성계수의 결정은 다양한 토목분야에서 매우 중요하다. 이러한 지반의 전단 파탄성계수 주상도는 비파괴 탄성파 실험을 통하여 결정될 수 있다. 비파괴 탄성파 실험은 대상지반의 분산곡선을 결정하고, 결정된 분산곡선에 대한 역산을 수행하여 대상지반의 전단파탄성계수 주상도를 결정한다. 이러한 비파괴 탄성파 실험은 결정되는 분산곡선의 종류에 따라 크게 두가지로 구분할 수 있다. 첫번째는 겉보기 속도 분산곡선을 사용하는 방법과, 두번째는 모드 분산곡선을 사용하는 방법이다. 모드 분산곡선을 결정, 역산에 사용하는 방법의 경우, 계산 시간의 감소와 역산의 모호성을 감소시킬 수 있다. 모드 분산곡선을 결정하기 위해서는 다수의 감지기를 사용하는 다채널 표면파 실험을 통해서만 가능하다. 이러한 다수 감지기의 필요성은 현장에서의 실제 적용에 있어 실용성을 떨어뜨릴 수 있다. 본 논문에서는 HWAW방법을 표면파 모드 분해 및 모드 분산곡선 결정에 적용하였다. 제안된 방법은 $1{\sim}3m$의 감지기 간격을 가지는 2개의 감지기를 사용하는 짧은 실험구성을 사용하여 대상지반의 모드 분산곡선을 결정한다. 제안된 방법을 검증하기 위하여 수치 모의 실험과 현장실험을 수행하였으며, 이를 통하여 제안된 방법의 타당성을 확인할 수 있었다.