• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.258-259
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• 2009

Pipe wall thinning is one of severe problems on structural safety in nuclear power plants. A guided wave can be a proper tool for the fast evaluation or monitoring. As for gradual wall thinnings, however, low sensitivity caused by the low reflection coefficient limits the use of the guided wave. In this work, instead of the guided wave reflection at the wall thinning, the variation of dispersion characteristics is concerned. SH waves were employed due to several advantages and the magnetostrictive patch transducers were used for the excitation and sensing of the SH waves. The proposed method were verified with some experiments and showed the feasibility as an effective tool for the inspection of gradual wall thinning.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제50권6호
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• pp.890-898
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• 2018

Nondestructive inspection (NDI) is an integral part of structural integrity analyses of dry storage casks that house spent nuclear fuel. One significant concern for the structural integrity is stress corrosion cracking in the heat-affected zone of welds in the stainless steel canister that confines the spent fuel. In situ NDI methodology for detection of stress corrosion cracking is investigated, where the inspection uses a delivery robot because of the presence of the harsh environment and geometric constrains inside the cask protecting the canister. Shear horizontal (SH) guided waves that are sensitive to cracks oriented either perpendicular or parallel to the wave vector are used to locate welds and to detect cracks. SH waves are excited and received by electromagnetic acoustic transducers (EMATs) using noncontact ultrasonic transduction and pulse-echo mode. A laboratory-scale canister mock-up is fabricated and inspected using the proposed methodology to evaluate the ability of EMATs to excite and receive SH waves and to locate welds. The EMAT's capability to detect notches from various distances is evaluated on a plate containing 25%-through-thickness surface-breaking notches. Based on the results of the distances at which notch reflections are detectable, NDI coverage for spent nuclear fuel storage canisters is determined.

• Journal of Welding and Joining
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• 제28권2호
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• pp.74-78
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• 2010

In this paper, a non-contact method of evaluating the thickness reduction in an aluminum sheet caused by corrosion and friction using SH-EMAT (shear horizontal, electromagnetic acoustic transducer) is described. Since this method is based on the measurement of the time-of-flight and amplitude change of guided waves caused from the thickness reduction, it provides information on the thinning defects. Information was obtained on the changes of the various wave features, such as their time-of-flight and amplitude, and their correlations with the thickness reduction were investigated. The interesting features in the dispersive behavior of selected guided modes were used for the detection of thinning defects. The measurements of these features using SH waves were performed on aluminum specimens with regions thinned by 7.2% to 29.5% of the total thickness. It is shown that the time-of-flight measurement provides an estimation of the thickness reduction and length of the thinning defects.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권2호
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• pp.122-129
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• 2009

유도초음파 검사는 구조물의 장거리 탐상 적용 가능성으로 인해 최근 많은 주목을 받고 있다. 이러한 유도초음파를 이용한 비파괴검사에 있어서 탐상 성능은 검사시 이용하는 유도초음파 모드에 많은 영향을 받기 때문에 탐상 목적에 맞는 적절한 모드를 선택하는 것이 매우 중요하다. 판형 구조물 검사의 경우, 현재까지 램파가 주로 이용되어 왔고 SH파의 응용은 상대적으로 적었다. SH파의 장점에도 불구하고 응용 빈도가 적은 것은 무엇보다도 성능이 검증되면서 사용이 용이한 트랜스듀서가 부족한 데 주 원인이 있다. 본 연구에서는 자기변형 현상을 이용한 새로운 소형 SH파 유도초음파 트랜스듀서 모듈을 제안하고자 한다. 기존의 SH파용 자기변형 트랜스듀서가 패치를 구조물에 접착제로 부착해서 사용해야하는 점으로 인해 많은 불편을 초래한 데 비해, 제안한 트랜스듀서는 모듈로 제작되어 전단커플런트와 함께 이용할 수 있으므로 현장에서 신속하고 편리하게 적용이 가능하다. 개발된 트랜스듀서 모듈의 SH파 변환 기전과 구조를 설명하였으며, 이를 이용한 유도초음파 전파 시험을 통해 제안한 트랜스듀서 모듈의 성능 및 응용가능성을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.807-808
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• 2008

This is concerned with the radiation pattern of elastic waves in a plate generated by an orientation-adjustable patch-type magnetostrictive transducer. In general, not only the Lamb waves but also shear horizontal (SH) waves are produced by the deformation of the circular magnetostrictive patch bonded to a plate. Among the two types of waves, this paper investigates the radiation patterns of SH waves. A number of experimental results are presented. They are also accurately predicted by a theory developed by the present authors. Experimental findings were explained by a theoretical analysis.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권1호
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• pp.47-52
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• 2011

전자기 초음파 탐촉자(electromagnetic acoustic transducer; EMAT)는 접촉 매질 없이 초음파의 송 수신이 가능하며 자석과 코일의 형상과 배열을 조절하여 SH파나 Lamb파 같은 유도 초음파 모드를 용이하게 발생시킬 수 있다. 또한 이러한 유도 초음파는 박판에서 판 두께 전체를 장거리로 전파하며 두께에 따른 분산특성이 있이 배관 등의 구조물을 탐상하는데 효과적인 비파괴검사 기법으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 수평횡파(shear horizontal wave; SH)의 전파 거동을 해석하고 EMAT을 이용하여 SH파를 발생하여 스틸 박판의 두께 감육을 평가하였다. 그 결과 SH파의 분산특성은 두께 감육량의 증가에 따라 군속도가 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 군속도 변화를 통해 두께 감육량을 정량적으로 평가하는 것이 가능함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1511-1519
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• 2012

배관설비는 용접이음으로 많은 부분이 구성되어 있으며, 이러한 배관 용접부의 건전성 평가를 위한 초음파 검사 시스템의 자동화 요구가 증대하고 있다. 전자기초음파탐촉자(Electromagnetic Acoustic Transducer; EMAT)는 비접촉 방식으로 초음파를 송 수신할 수 있고 다양한 초음파 모드의 발생이 가능하여 초음파 자동화 시스템 구축에 매우 유용하다. 본 연구에서는 수평횡파(Shear Horizontal wave; SH-wave) EMAT를 적용하여 배관의 용접부에 존재하는 결함의 검출을 수행하였다. 이때 수평횡파의 특정 모드($SH_0$)의 신호해석을 위해 웨이브렛 변환(Wavelet Transform)을 이용한 신호의 시간-주파수 분석을 수행 하였다. 웨이브렛 변환으로 해석된 SH0 모드 주파수의 반사 신호강도가 결함의 길이와 선형적 관계를 나타내어 효과적으로 용접부 결함 검출이 가능하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제30권4호
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• pp.397-410
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• 2022

It is essential to monitor the working conditions of bolt-connected joints, which are widely used in various kinds of steel structures. The looseness of bolts may directly affect the stability and safety of the entire structure. In this study, a guided wave-based method for bolt looseness detection and localization is presented for a joint structure with multiple bolts. SH waves generated and received by a small number (two pairs) of magnetostrictive transducers were used. The bolt looseness index was proposed based on the changes in the reconstructed responses excited by the time reversal signals of the measured unit impulse responses. The damage locations and local damage severities were estimated using the damage indices from several wave propagation paths. The back propagation neural network (BPNN) technique was employed to identify the local damages. Numerical and experimental studies were conducted on a lap joint with eight bolts. The results show that the total damage severity can be successfully detected under the effect of external force and measurement noise. The local damage severity can be estimated reasonably for the experimental data using the BPNN constructed by the training patterns generated from the finite element simulations.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권8호
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• pp.1075-1081
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• 2010

최근 가공성이 우수하고 강한 자기변형성을 가진 강자성 패치가 소개되면서, 이를 이용한 탄성초음파 변환 연구가 활발하다. 이러한 자기변형 패치 트랜스듀서는 SH 파와 비틀림파 등 전단파 변환 성능이 우수하여 비파괴평가 분야에서 많은 주목을 받고 있지만, 지금까지 관련 연구가 유도초음파 변환에 집중된 반면 체적초음파에는 아직 적용이 된 예가 없다. 본 연구에서는, 자기변형성이 큰 재질 중 하나인 철-코발트 합금을 이용한 체적전단파 트랜스듀서를 제안하고자 한다. 제안한 트랜스듀서는 강자성 패치, 코일, 영구자석, 요크를 포함하여 모듈형으로 설계되었고, 실험을 통해서 파형 및 방사 패턴 등을 측정하였다. 결과적으로, 제안한 트랜스듀서는 신호대잡음비 및 방사패턴 면에서 상당히 우수한 성능을 보임을 확인하였다.