Im, Kwang-Hee;Jang, Ju-Hwan;Back, Chong-Gui;Jeong, Ok-Su;Hsu, David K.
한국생산제조학회지
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제21권6호
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pp.1003-1007
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2012
A nondestructive technique would be very useful. Advanced NDE T-ray (terahertz ray) techniques of technology and instrumentation has provided a probing field on the electromagnetic spectrum. However, the T-ray is limited in order to penetrate a conducting material to some degree. Here, the T-ray would not go through easily the CFRP composite laminates since carbon fibers are electrically conducting while the epoxy matrix is not. So, investigation of terahertz time domain spectroscopy (THz TDS) was made and reflection and transmission configurations were studied for a 48-ply thermoplastic PPS(poly-phenylene sulfide)-based CFRP solid laminate. It is found that the electrical conductivity of CFRP composites depends on the direction of unidirectional fibers.
재료나 설비의 고온 장시간 사용으로 인하여 발생되는 재질열화 평가에는 파괴적인 방법이 널리 사용되고 있으며, 신뢰도가 높다. 그러나, 시험편의 채취가 어렵고 많은 경비와 시간이 소요된다. 전기저항법, 레프리카법, 바크하우젠 노이즈법, 전기화학적방법, 초음파법 등과 같은 비파괴적인 열화손상 평가 방법이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 2.25Cr-1Mo 강을 $630^{\circ}C$에서 장시간 등온열처리로 모의 열화시험편을 제작하고, 고온설비부재에서 발생되는 미세조직의 변화와 고주파 초음파의 전파특성(감쇠계수)과의 일대일 상관관계를 규명하여 초음파 비파괴평가에 의한 열화도 평가의 유용성 유모를 실험적으로 검증하였다. 그 결과 2.25Cr-1Mo 인공열화재의 경우 열화가 진행됨에 따라 탄화물의 석출 및 조대화가 일어나며 초음파 감쇠계수는 증가하는 경향을 나타내었으며, 그 정도는 침상의 탄화물이 거의 소멸되는 1,000시간 이후에 초음파 감쇠계수가 급격히 증가하는 매우 좋은 상관성을 나타내었다.
구조물에 대한 비파괴 손상평가는 손상 전과 손상 후의 동적 특성으로부터 손상의 위치와 그 크기에 대한 정보를 제공한다. 기존 구조물의 시스템 신뢰도를 추정하기 위해서는 이러한 비파괴 손상평가의 결과가 부재요소의 파괴확률에 반영되어야 한다. 구조 부재의 파괴확률은 각 부재의 파괴함수로부터 신뢰성 이론을 이용하여 구할 수 있다. 본 논문에서는 각 부재의 파괴확률로부터 직접 구조 시스템의 파괴확률을 구할 수 있는 식을 제안하였다. 손상평가와 신뢰성평가 분야의 연계는 철골조 단층 프레임의 수치해석 모델에 인위적인 손상을 가하여 손상 전과 손상 후의 모달 변수를 이용하여 그 타당성을 입증하였다.
콘크리트 비파괴검사법인 충격공진법의 유용성과 적용 한계를 살펴보기 위하여 실험 및 이론적 연구를 수행하였다. 실험적 연구를 위하여, 다양한 개재물이 포함된 콘크리트 슬래브 공시체를 제작한 후 충격공진법을 적용하여 개재물의 존재 및 매실 위치를 찾아보았다. 공시체들 중 몇 경우에는 개재물의 위치를 정확하게 검출할 수 있었으나, 나머지의 경우에는 검출하지 못하였다. 후자의 경우에 있어서 그 실패 원인을 규명하고, 나아가 본 기법의 유용성을 결정하는 주요 인자들을 알아보기 위하여 유한요소 해석을 수행하였다. 본 연구는 충격공진법의 물리적 이해 증진과 향후 발전에 기여할 것이다.
목재의 결함을 탐지하는 비파괴 진단법 중에서 초음파를 이용한 비파괴 시험법은 그 경제성과 사용에서 큰 장점을 지니고 있어, 그 활용과 관련된 연구가 활발히 진행 중이다. 그러나 현재까지의 연구는 입목 또는 원목 등과 같이 비파괴 평가를 위한 측정이 비교적 적은 경우에 국한되어 있어, 목조 문화재 등을 비롯한 구조물의 부재와 같이 부재의 일부 면만을 측정할 수 있는 경우에 대한 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에는 이러한 초음파 시험기의 측정방법의 제한을 극복하는 방법을 모색하고자 그 첫 번째 단계로 결함을 갖는 목재 내에서 초음파 전달 경로를 구명하고자 하였다. 다양한 전달 경로 모델을 가정하고 실제 실험과 비교를 통해 초음파 전달의 가장 적합한 모델을 제시하고자 한다. 실험 시편에 인위적인 결함을 만들어 실험한 결과 초음파가 직접 전달될 수 없는 부분의 경우 그 결함을 피해서 전달되고 전달 경로는 탐촉자의 반대 측면에서 일차반사를 통해 전달되는 것으로 판단되었다.
터빈 로타 디스크는 디스크, keyway, bore surface, hub, rim 등으로 구성되고 이들 부분이 전형적인 균열 발생 부위이다. 이러한 부위는 기하학적 형상이 복잡해 적절한 탐촉자의 선정, wedge 설계 및 가공, 검사체의 형상과 크기에 따른 정상신호와 결함신호의 분류 및 평가가 필요하다. 본 연구에서는 디스크 keyway 및 bore surface에 인공결함을 갖는 디스크 대비 시험편을 제작하여 구조, 형상별 초음파 신호를 수집하여 분석하였고 디스크 곡률에 따른 wedge를 설계, 제작하였다. 본 연구를 통하여 형상별 신호를 정의할 수 있었고 디스크부에 발생되는 결함을 검출하고 평가할 수 있는 초음파검사 기술을 확립하였다. 또한 현장 적용에 있어서 성공적인 결과를 입증하였다.
There are various Non-Destructive Evaluation (NDE) techniques used for measurement of residual stresses in material, such as magnetic methods, X-ray diffraction, Ultrasonic velocity measurement etc. The capabilities, applications and limitations of these techniques for evaluation of cold work/plastic deformation were studied and compared. Mild steel plates were subjected to different degree of cold deformation and were analyzed by Magneto-mechanical Acoustic Emission (MAE), Barkhausen Noise (BN) and magnetic properties (hysteresis loop parameters analysis). Further, these specimens were analyzed by X-ray diffraction and ultrasonic velocity measurements. The microhardness measurement and microstructure studies of these cold worked plates were also carried out. The results of all these studies and comparison of different techniques are discussed in this paper.
본 연구에서는 방사성동위원소 $^{241}Am$의 감마선 감쇠를 이용하여 유리섬유 및 탄소섬유 복합적층판의 섬유체적분율을 비파괴적으로 측정하였다. NaI(Tl) detector에 의해 섬유와 기지의 방사선 감쇠계수를 측정하고, 시험체의 두께를 $2{\sim}20mm$로 변화시키면서 섬유체적분율을 측정하였으며, 적층판과 에폭시판을 겹쳐서 섬유체적분율을 변화시키면서 섬유체적분율을 측정하였다. 연구 결과 단면을 현미경으로 관찰하여 구해진 값과 비교 할 때 오차 ${\pm}1{\sim}2.5%$ 범위 이내로 측정이 가능하였으며, 방사선원의 energy, activity의 선택에 따라서 대부분의 복합재료에 적용이 가능할 것으로 판단된다.
비파괴 시험을 이용한 RC 구조물의 진단에 있어서 비파괴 측정값의 적절한 해석을 통해서만 현 구조물의 상태진단이 가능하다. 보다 정확한 구조물의 상태진단은 비파괴 시험의 정밀성, 변이성 등과 같은 여러 가지 요소에 의하여 좌우된다. 특히 비파괴 시험을 이용한 측정값과 구조물의 상태에 있어서의 불확실성은 정밀한 상태진단에 큰 영향을 미친다. 본 논문은 현재 사용이 증가되고 있는 비파괴 장비의 올바른 선택과 정확한 구조물의 진단을 위하여, 비파괴 측정값의 확률적 해석법의 기초를 제공하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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