• 비파괴검사학회지
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• 제36권2호
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• pp.149-154
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• 2016

The use of nonlinear ultrasonics wave has been accepted as a promising tool for monitoring material states related to microstructural changes, as it has improved sensitivity compared to conventional non-destructive testing approaches. In this paper, third harmonic generation of shear horizontal guided waves propagating in an isotropic plate is investigated using the perturbation method and modal analysis approach. An experimental procedure is proposed to detect the third harmonics of shear horizontal guided waves by electromagnetic transducers. The strongly nonlinear response of shear horizontal guided waves is measured. The accumulative growth of relative acoustic nonlinear response with an increase of propagation distance is detected in this investigation. The experimental results agree with the theoretical prediction, and thus providing another indication of the feasibility of using higher harmonic generation of electromagnetic shear horizontal guided waves for material characterization.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권6호
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• pp.419-427
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• 2014

Nonlinear features of ultrasonic waves are more sensitive to the presence of a fatigue crack than their linear counterparts are. For this reason, the use of nonlinear ultrasonic techniques to detect a fatigue crack at its early stage has been widely investigated. Of the different proposed techniques, laser nonlinear wave modulation spectroscopy (LNWMS) is unique because a pulse laser is used to exert a single broadband input and a noncontact measurement can be performed. Broadband excitation causes a nonlinear source to exhibit modulation at multiple spectral peaks owing to interactions among various input frequency components. A feature called maximum sideband peak count difference (MSPCD), which is extracted from the spectral plot, measures the degree of crack-induced material nonlinearity. First, the ratios of spectral peaks whose amplitudes are above a moving threshold to the total number of peaks are computed for spectral signals obtained from the pristine and the current state of a target structure. Then, the difference of these ratios are computed as a function of the moving threshold. Finally, the MSPCD is defined as the maximum difference between these ratios. The basic premise is that the MSPCD will increase as the nonlinearity of the material increases. This technique has been used successfully for localizing fatigue cracks in metallic plates.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권4호
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• pp.369-375
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• 2012

기존 비파괴평가 기술의 결함 탐지 한계를 극복하기 위하여 비선형 초음파공명 특성을 이용한 미세 균열 진단 기술을 개발하였다. 가진 전압에 따른 초음파공명 주파수의 천이현상과 정규화 공명 진폭 감소 현상을 비선형 초음파공명 특성 파라미터로 제안하였으며 이를 실험적으로 확인하였다. CT 시편에 피로시험을 통하여 미세한 자연 균열을 생성하였으며 피로 사이클 단계마다 초음파공명주파수와 정규화 공명진폭의 변화를 측정하였다. 무결함 또는 10 ${\mu}m$ 정도의 매우 미세한 균열이 존재하는 시편에서는 초음파공명 주파수 천이현상이나 정규화 공명 진폭의 변화가 나타나지 않는 반면에 30 ${\mu}m$급 이상의 미세 균열 시편에서는 균열 크기가 증가함에 따라 초음파공명주파수의 천이 현상이나 정규화 공명 진폭의 감소량이 증가함을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권5호
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• pp.549-555
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• 2001

초음파법은 산업설비의 열화 정도나 결함을 평가하기 용이한 비파괴적 방법이다. 본 연구에서는 1Cr-1Mo-0.25V을 $630^{\circ}C$에서 등온열화처리하여 4개의 시편을 준비하였다. 이를 사용하여 초음파의 속도, 감쇠계수를 측정하여 재료의 열화를 평가하였으며, 배진동의 발생효률을 나타내는 비선형파라미터를 이용하여 재료의 열화정도를 평가하였다. 감쇠계수와 비선형파라미터는 열화가 진행될 수록 증가하였으며, 특히 1,820 시간 열화시편의 배진동 진폭은 원시시편의 배진동 진폭과 비교 시 20dB이상 증가하였나. 그러나 열화정도에 따른 속도의 변화는 거의 없는 것으로 나타났다. 본 연구결과에서 감쇠계수와 비선형파라미터는 재질 열화에 민감하게 반응하는 파라미터였으며, 재질 열화도를 평가하기에 적절한 파라미터인 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권2호
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• pp.145-152
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• 2010

본 논문에서는 비선형 초음파 기법을 이용하여 SUS316L 재료 시편에서의 피로열화를 평가한 연구의 결과를 보고한다. 초음파의 비선형성은 입사 주파수 성분의 크기와 2차 고조파 성분의 크기 비로 정의되는 상대적 비선형 파라미터에 의해 측정된다. 실험을 위해 접촉식 탐촉자를 이용한 계측시스템을 구성하였으며, 안정된 비선형 파라미터의 측정이 가능하도록 계측시스템 자체에서 발생되는 고조파 성분을 억제하고 계측 조건이 일관되게 유지되도록 하였다. 시편으로는 SUS316L 재료의 두 가지 피로열화 시편이 사용되었다. 하나는 봉형으로 회전굽힘피로를 가한 시편이고, 다른 하나는 판형으로 인장피로를 가한 시편이다. 피로조건은 모두 고주기 피로에 해당한다. 전자는 피로가 누적되는 과정에서 비선형 파라미터가 어떻게 변화하는지를 관측하는데 이용되었고, 후자는 피로를 가한 후 피로응력이 집중되는 위치와 그 외 위치에서의 비선형 파라미터의 차이를 관측하는데 이용되었다. 측정결과 비선형 파라미터는 두 가지 시편 모두에서 피로도와 강한 상관성을 갖는 것으로 나타났다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제16권2호
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• pp.147-154
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• 2002

The objective of this paper is to develop a nondestructive method for estimating the fracture toughness (K$\_$IC/) of CrMoV steels used as the rotor material of steam turbines in power plants. To achieve this objective, a number of CrMoV steel samples were heat-treated, and the fracture appearance transition temperature (FATT) was determined as a function of aging time. Nonlinear ultrasonics was employed as the theoretical basis to explain the harmonic generation in a damaged material, and the nonlinearity parameter of the second harmonic wave was the experimental measure used to be correlated to the fracture toughness of the rotor steel. The nondestructive procedure for estimating the 7c consists of two steps. First, the correlations between the nonlinearity parameter and the FATT are sought. The FATT values are then used to estimate K$\_$IC/, using the K$\_$IC/ versus excess temperature (i.e., T-FATT) correlation that is available in the literature for CrMoV rotor steel.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권2호
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• pp.77-83
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• 2006

초음파 비선형성은 적층 구조물 내부의 미세크랙이나 계면 들뜸을 검출하기 위한 수단으로 주목받고 있다. 비선형 초음파의 특징적인 현상은 전파 과정중에 고조파가 발생되는 것이다. 그러므로 비선형성의 정량화를 위해서는 수신된 초음파 신호에 포함된 고조파 성분의 검출이 중요하며, 일반적으로 2차 조화 성분과 기본 주파수 성분의 진폭비가 비선형 파라미터로 이용되고 있다. 그러나 이 비선형 파라미터를 정확하게 추정할 수 있는 방법이 확립되어 있지 않기 때문에 현재까지는 현장적용에 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 초음파 비선형 파라미터의 정밀 추정을 위한 신호 처리 기술을 제안하고자 한다 이 기술은 파워 스펙트럼과 바이스펙트럼 분석에 기초하며, 특히 본 연구에서는 초음파 현미경(SAM, scanning acoustic microscope)에 사용되는 펄스형 신호로부터 고조파를 검출하는데 주목하였다. 제안된 기법의 유효성은 틈새의 크기가 접촉 중심에서 반경 방향으로 일정하게 증가하는 뉴턴링(Newton-ring)과 칩의 윗면에 국부적인 들뜸을 가진 반도체 샘플에 대한 실험을 통해 검증되었다. 결과적으로 제안된 신호처리기법에 의해 획득된 비선형 파라미터는 계면 들뜸과 좋은 상관성을 보였다.