• 한국정밀공학회지
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• 제27권6호
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• pp.64-74
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• 2010

This paper proposes a new TR-based baseline-free SHM technique in which the time-reversal (TR) property of the guided Lamb waves is utilized. The new TR-based SHM technique has two distinct features when compared with the other TR-based SHM techniques: (1) The backward TR process commonly conducted by the measurement is replaced by the computation-based process; (2) In place of the comparison method, the TOF information of the damage signal extracted from the reconstructed signal is used for the damage diagnosis in conjunction with the imaging method which enables us to represent the damage as an image. The proposed TR-based SHM technique is then validated through the damage diagnosis experiment for an aluminum plate with a damage at different locations.

• 한국음향학회지
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• 제29권8호
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• pp.483-490
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• 2010

본 논문에서는 판 형상의 구조물에 발생한 균열의 형상과 개수 등을 진단할 수 있는 Inter-Digital Transducer (IDT)형 Lamb 파 센서를 제안하고 그 타당성을 실험적으로 검증하였다. IDT형 Lamb 파 센서는 기존의 패치형 압전 센서보다 작동 주파수의 조절이 용이하고, finger의 형상에 의해 지향성을 조절할 수 있다는 등의 장점이 있다. 본 논문에서는 무지향성을 가지는 환상형 IDT형 센서와 높은 지향성을 가지는 사각형 IDT형 센서를 설계, 제작하고, 이들에 의해 알루미늄 판을 전파하는 Lamb 파의 전파시간과 진폭의 변화를 측정, 분석하여 판 내에 발생한 균열의 길이, 개수 및 각도를 평가하고, 제안한 IDT 센서의 효용성을 고찰하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.379-380
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• 2008

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제71권6호
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• pp.751-761
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• 2019

Lamb wave technology is a promising technology in the field of structural health monitoring and can be applied in the detection and monitoring of defects in plate structures. Based on the reconstruction algorithm for the probabilistic inspection of damage (RAPID), a Lamb-based detection and evaluation method of through-thickness rectangular notches in metal plates was proposed in this study. The influences of through-thickness rectangular notch length and the angle between sensing path and notch length direction on signals were further explored through simulations and experiments. Then a damage index calculation method which focuses on both phase and amplitude difference between detected signals and baseline signals was proposed. Based on the damage index difference between two vertically crossed sensing paths which pass through the notch in a sensor network, the notch direction identification method was proposed. In addition, the notch length was determined based on the damage index distribution along sensing paths. The experimental results showed that the image reconstructed with the proposed method could reflect the information for the evaluation of notches.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.270-280
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• 2016

노치가 있는 보에 부착된 압전소자의 전기역학적 어드미턴스 전이과정을 파전달 관점에서 규명한다. 유한요소 해석을 통해 노치가 있는 보에서 잔향하는 램파에 대한 수치해를 구한다. 보에 병치된 압전소자의 분극을 이용하여 노치에 의해 발생하는 모드변환된 램파 신호를 추출한다. 전기역학적 어드미턴스의 전이과정을 보여줄 수 있는 일련의 템포럴 스펙트럼은 모드변환된 램파 신호들을 시간영역에서 순차적으로 절단한 후, 고속 푸리에 변환을 적용하여 계산한다. 절단 시간이 상대적으로 작을 때 이에 대응되는 템포럴 스펙트럼은 입력 주파수 대역의 특성이 지배적이다. 그러나, 절단 시간이 증가함에 따라 입력 주파수 대역 내에 존재하는 보의 모달 특성이 템포럴 스펙트럼에 중대한 영향을 준다. 이는 보에서 잔향하는 모드변환램파가 보의 공진에 기여함을 의미한다. 각 공진주파수 부근에서 템포럴 스펙트럼에 대한 제곱평균제곱근을 계산한다. 모든 공진주파수 부근에서 절단시간에 따라 제곱평균제곱근은 증가한다. 마지막으로, 보의 손상 진단 측면에서 수치해석 결과의 시사점에 대해 논의한다.

• 비파괴검사학회지
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• 제30권4호
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• pp.359-366
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• 2010

램파를 구조물 안전진단(structural health monitoring, 이하 SMH) 기법에 효과적으로 적용하기 위해서 구조물의 손상과 램파간의 물리적 특성 및 상호관계를 정확히 이해하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 modal decomposition 방법을 이용하여 비대칭 불연속면에서 램파의 투과와 반사, 모드 변이를 모사하고, 그 진폭 비율을 불연속면의 깊이에 따라 예측하였다. 또한 이론적으로 예측된 결과를 압전센서(PZT)를 모사한 유한요소법(FEM) 모델과 실험을 통해 검증하였다. 그 결과, modal decomposition 방법을 이용한 이론적 예측이 압전센서를 이용한 유한요소 해석 및 실험 결과와 근접한 것을 확인하였으며, 불연속면의 깊이에 따른 램파의 반사와 투과, 모드 변이의 양을 이용하여 손상의 크기를 정량적으로 측정할 수 있는 방법을 제안하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권4호
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• pp.1221-1229
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• 2022

In this work, the guided wave de-bonding area-detecting technique was studied for application to containment liner plates in nuclear power plant areas. To apply this technique, an appropriate Lamb wave mode, symmetric and longitudinal dominance, was verified by the frequency shifting technique. The S0 2.7 MHz mm Lamb wave mode was chosen to realize quantitative experimental results and their visualization. Results of the bulk wave, longitudinal wave mode, and comparison experiments indicate that the wave mode was able to distinguish between the de-bonded and bonded areas. Similar to the bulk wave cases, the bonded region could be distinguished from the de-bonded region using the Lamb wave approach. The Lamb wave technique results showed significant correlation to the de-bonding area. As the de-bonding area increased, the Lamb wave energy attenuation effect decreased, which was a prominent factor in the realization of quantitative tomographic visualization. The feasibility of tomographic visualization was studied via the application of Lamb waves. The reconstruction algorithm for the probabilistic inspection of damage (RAPID) technique was applied to the containment liner plate to verify and visualize the de-bonding condition. The results obtained using the tomography image indicated that the Lamb wave-based RAPID algorithm was capable of delineating debonding areas.

• 한국음향학회지
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• 제22권1호
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• pp.61-68
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• 2003

유도초음파는 얇은 판재와 다층재료를 평가하는데 널리 사용되는데, 이를 정량적으로 이용하기 위해서는 위상 및 군속도의 분산 곡선은 필수적이다. 본 연구에서는 누수 램파의 후방복사 신호를 측정하기 위한 측정장치를 개발하였다. 시험편을 회전시켜서 입사각을 변화시켰으며, 2차원 평면에서 움직이면서 입사 위치를 바꾸었다. 광대역 초음파 탐촉자를 사용하여 탄성판에서 발생하는 누수 램파 후방복사 신호를 측정하였다. 입사각으로부터 위상속도가 결정되며, 이에 해당하는 램파의 특정모드가 판재 내에 강하게 발생되고, 이 램파는 시험편의 앞뒤로 진행하면서 물속으로 에너지를 방출한다. 동일한 탐촉자를 사용하여 누수 램파의 후방복사 신호를 검출하고, 이 신호의 주파수 성분은 분산곡선에 대한 정보를 지닌다. 입사각도와 수신된 파형의 주파수 분석을 통하여 램파의 위상속도 분산곡선을 구하였다. 또한 특정한 입사각에서 입사점을 변화시키면서 초음파 신호의 시간대역 이동으로부터 군속도를 측정하였다.

• 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.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제14권1호
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• pp.1-10
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• 2000

This work shows that it is possible to obtain information about more than one parameter from acoustic field information. A variety of ultrasonic Lamb wave modes were utilized to reconstruct thickness and density of an isotropic plate. An image reconstruction of one parameter (thickness of a plate) was carried out for four cases, i.e., the lowest symmetrical and anti symmetrical modes, and the fastest symmetrical and anti symmetrical Lamb waves among multiple modes. For two parameter reconstructions (thickness and density), the image processing was performed using the lowest symmetrical and antisymmetrical modes simultaneously. In this work, a modified version of algebraic reconstruction technique (ART), which is a form of finite-series expansion method, was employed to reconstruct the ultrasonically computed tomographic images. Results from several sample geometries are presented.