• 제목/요약/키워드: fringe sharpening

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광탄성 등색프린지의 세선처리를 위한 디지탈 영상처리 기법 (Digital Image Processing Technique for Photoelastic Isochromatic Fringe Sharpening)

  • 백태현
    • 한국정밀공학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.220-230
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    • 1993
  • Photoelastic isochromatic fringes related to the difference of principal stresses have some bandwidth whose light intensities are not constant and asymmetrical in experimental images. Hence, it is difficult to measure fringe order accurately at a data point by visual observation. In this study, a method of fringe sharpening, which can extract shapened lines from both full-and half-order fringes by digital image processing, is developed. To test the method, various simple photelastic fringe patterns are simulated and their images are processed to yield sharpened lines. The method is then applied to general problems such as images of a circular disk compressed by diametrically concentrated loads and a circular cylinder sybject to internal pressure. The procedure is proved to be capable of extracting sharpened lines accurately from photoelastic isochromatic fringes.

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광탄성법을 이용한 곡선보 평판의 응력분포 해석 (Analysis of Stress Distribution of a Curved Beam Using Photoelasticity)

  • 백태현;김명수;김수일
    • 비파괴검사학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.200-206
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    • 1999
  • 광탄성법을 이용하여 인장하중을 받는 곡선보의 중앙에서 하중축과 직교하는 일직선상에 축방향 응력성분을 측정하였다. 광탄성 데이터의 정밀 측정을 위하여 영상처리 시스템을 이용, 원래의 프린지를 명시야 배열과 암시야 배열의 등색선프린지로부터 2배로 증식시키고 세선처리를 하였다. 세선처리된 광탄성 영상으로부터 1/4차수(N=0. 1/4, 2/4. 3/4. 1, 5/4...)마다 프린지 차수를 읽을 수 있으므로 정확한 위치에서 정량적인 측정이 가능하다. 광탄성 실험에서 곡선보의 인장 하중을 3종류로 변화하였을 때 이론식에 의한 응력분포와 일치하는 경향을 나타냈으나, 장탄성법에 의한 측정결과는 이론값과 8%이내의 차이가 나타났다. 이러한 원인은 광탄성 시험편 가공시 하중축과 치수가 이론식에 적용된 조건과 다소 상이한 것으로 판단되며, 정밀하게 가공된 시험편을 사용하여 측정할 경우 실험에 의한 오차는 감소될 것으로 추정된다. 이 실험으로부터 광탄성법에 의한 응력측정시 프린지 증식 및 세선처리 기법을 적용할 경우 정밀한 응력측정이 가능함을 확인할 수 있었다.

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광탄성법에 의한 유리봉 잔류응력의 정밀측정 (Accurate Measurement of Residual Stresses of Glass Rods by Photoelasticity)

  • 백태현
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제20권5호
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    • pp.1524-1533
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    • 1996
  • Risidual stress of cylindrical glass rods are measured by photoelasticity to study the variation of stresses with respect to heat treatment temperatures. In order to measure the stresses accurately, fringe sharpening and multiplication techniques are applied to the determination of photoelastic fringe orders. Filon's separationmethod is used to resolve circumferential and redial stress ocmponents from isochromatic fringes which are the same as in-plane maximum shearing stresses. According to the photoelastic measurements, residual stress is increased as the heat treatment temperature of the rods is raised from $560^{\circ}C$ to $650^{\circ}C$ All the circumferential stress components are changed from tensile stresses to compressive ones at approximate $R_m$/$R_o$ = 0.6, where $R_o$/ is outer radius and $R_m$any measured radius. This analysis shows that residual stresses of the glass rods approach zero if the rods are heat-treated near the strain point.

광탄성 4단계 위상 이동법과 유한요소법에 의한 크레인 훅의 응력분포 비교 (Stress Distribution of a Crane Hook by Photoelasticty Using 4-step Phase Shifting Method and finite Element Method)

  • 백태현;김환;이춘태
    • 비파괴검사학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.38-44
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    • 2004
  • 본 연구에서는 크레인 훅을 광탄성 재료의 일종인 '포토플렉스'를 이용, 2차원으로 모델링하여 힘을 가하였을 경우, 최대 압축 및 인장 응력이 발생되는 선상에서 광탄성실험법, 단순 곡선보 이론 및 유한요소법을 이용하여 응력을 측정하고 계산하였다. 특히, 광탄성 실험은 재래식 측정법에 의한 타디보간법, 프릭지 세선처리법 그리고 최근 개발된 4단계 위상이동법 등 세 가지 방법을 이용하였다. 광탄성 4단계 위상이동범은 주응력 방향, 즉 등경선이 일정한 선상에서는 연속적인 응력분포를 얻을 수 있는 장점이 있다. 크레인 훅에서 주응력 방향이 일정한 선상에 발생된 응력은 3가지 서로 다른 광탄성 실험법에 의해 측정된 길과가 잘 일치하였다 광탄성법에 의한 결과는 훅의 끝단 부근을 제외하고는 단순곡선보 이론이나 유한요소 해석결과와 대체적으로 비슷하였으나, 정확히 일치하지는 않았다. 이러한 차이는 크레인 훅의 실제 시편의 곡률등 형상과 하중조건이 단순곡선보 이론이나 유한요소 모델링 형상과 약간 다르기 때문에 나타난 것으로 추정된다. 광탄성실험법은 형상이 불규칙하고 하중조건이 복잡할 경우 실제 발생되는 응력을 전체적으로 정밀하게 측정할 수 있으므로 응력해석에 대한 이를 및 수치해석 법을 검증하는데 활용될 수 있다.

Determination of Stress Intensity Factor $K_I$ from Two Fringe Orders by Fringe Multiplication and Sharpening

  • Chen, Lei;Baek, Tae-Hyun
    • 비파괴검사학회지
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    • 제27권6호
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    • pp.550-555
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    • 2007
  • Stress intensity factor is one of the most important parameters in fracture mechanics. Both the stress field distribution and the crack propagation are closely related to these parameters. Due to the complexity of actual engineering problems, it is difficult to calculate the stress intensity factor by theoretical formulation, so photoelasticity method is a good choice. In this paper, modified two parameter method is employed to calculate stress intensity factor for opening mode by using data from more than one photoelastic fringe loop. For getting accurate experiment results, the initial fringes are doubled and sharpened by digital image programs from the fringe patterns obtained by a CCD camera. Photoelastic results are compared with those obtained by the use of empirical equation and FEM. Good agreement shows that the methods utilized in experiments are considerably reliable. The photoelastic experiment can be used for bench mark in theoretical study and other experiments.

디지탈 영상처리를 이용한 광탄성 프린지의 세선화처리

  • 백태현
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.127-133
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    • 2001
  • Photoelastic isochromatic fringes related to the difference of principal stresses have some bandwidth whose light intensities are not constant and unsymmetrical in experimental image. Hence it is difficult to measure fringe order accurately at a data point by visual observation. In this study, the method of fringe sharpening, which can extract sharpened lines from both full-and half-order fringes by digital image processing, is developed. To test the method, various simple photoelastic fringe patterns are simulated and their image are processed to yield sharpened lines. The method is than applied to general problem such as image of a circular disk compressed by concentrated loads and a cylinder subjected to internal pressure. The procedure is proved to be capable of extracting sharpened lines accurately from photoelastic isochromatic fringes.

등색프린지 데이터를 이용한 인장하중 판재 중앙 균열선단 주위의 하이브리드 광탄성 응력장 해석 (Hybrid Photoelastic Stress Analysis Around a Central Crack Tip in a Tensile Loaded Plate Using Isochromatic Data)

  • 백태현;첸레이
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제31권12호
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    • pp.1200-1207
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    • 2007
  • An experimental test is presented for photoelastic stress analysis around a crack tip in tensile loaded plate. The hybrid method coupling photoelastsic fringe inputs calculated by finite element method and complex variable formulations involving conformal mappings and analytical continuity is used to calculate full-field stress around the crack tip in uniaxially loaded, finite width tensile plate. In order to accurately compare calculated fringes with experimental ones, both actual and regenerated photoelastic fringe patterns are two times multiplied and sharpened by digital image processing. Regenerated fringes by hybrid method are quite comparable to actual fringes. The experimental results indicate that Mode I stress intensity factor analyzed by the hybrid method are accurate within three percent compared with ones obtained by empirical equation and finite element analysis.

등각사상 맵핑 및 광탄성 실험법에 의한 원형구명 주위의 하이브리드 응력장 해석 (Hybrid Full-field Stress Analysis around a Circular Hole in a Tensile Loaded Plate using Conformal Mapping and Photoelastic Experiment)

  • 백태현;김명수;이주훈
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제23권6호
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    • pp.988-1000
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    • 1999
  • An experimental study is presented for the effect of number of terms of a pewee series type stress function on stress analysis around a hole in tensile loaded plate. The hybrid method coupling photoelastsic data inputs and complex variable formulations involving conformal mappings and analytical continuity is used to calculate tangential stress on the boundary of the hole in uniaxially loaded, finite width tensile plate. In order to measure isochromatic data accurately, actual photoelastic fringe patterns are two times multiplied and sharpened by digital image processing. For qualitative comparison, actual fringes are compared with calculated ones. For quantitative comparison, percentage errors and standard deviations with respect to percentage errors are caculated for all measured points by changing the number of terms of stress function. The experimental results indicate that stress concentration factors analyzed by the hybrid method are accurate within three percent compared with ones obtained by theoretical and finite element analysis.

광탄성법을 이용한 인장판의 경사균열 응력확대계수 측정 (Stress Intensity Factor Measurement of Inclined Crack in Tensile Plates by Use of Photoelasticity)

  • 백태현;이춘태;김영철
    • 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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    • 제5권2호
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    • pp.215-222
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    • 2015
  • 본 논문에서는 중앙에 경사 균열이 있는 시편을 원형편광기에 설치하여 인장하중을 가한 후 나타나는 등색프린지로부터 디지털 영상처리기법을 사용하여 광탄성 프린지를 2배로 증식하여 세선처리한 후, 이로부터 응력확대계수를 측정하였다. 경사균열 시편으로부터 광탄성 법을 이용하여 응력확대계수를 구한 후 이론식으로 계산한 값과 비교하였다. 실험 결과는 이론값에 근접하였으며 광탄성 법으로 응력확대계수를 정밀하게 측정할 수 있는 가능성을 제시하였다.