인장시험 하중 조건에서 유도된 초음파 비선형 파라미터

김종범(Jongbeom Kim),김경모(Kyung-Mo Kim),장경영(Kyung-Young Jhang) 대한기계학회 2019 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2019 No.11

인공시효된 Al6061-T6의 초음파 비선형 특성 평가

김종범(Jongbeom Kim),이경준(KyoungJun Lee),장경영(Kyung-Young Jhang),김정석(ChungSeok Kim) 한국비파괴검사학회 2014 한국비파괴검사학회지 Vol.34 No.3

초음파 비선형 특성은 일반적으로 재료 내부를 전파한 초음파의 기본주파수 및 2차 고조파 성분 크기에 의해 결정되는 비선형 파라미터 β로 측정되며, 재료의 미세한 변질을 평가하는데 효과적인 인자로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 인공시효된 Al6061-T6의 열처리 시간에 따른 초음파 비선형 특성을 평가하였다. 초음파가 시편을 투과하여 수신되는 신호를 분석하여 비선형 파라미터 β를 구하였고, 비선형 파라미터 측정 후 마이크로 비커스 경도를 측정하였다. 비선형 파라미터 측정 결과로부터 열처리 시간에 따른 재료 내 미세 구조적인 변화를 추정하였으며, 경도 측정 결과로부터 이러한 추정이 합당함을 증명하였다. 측정 결과 비선형 파라미터는 석출거동 메커니즘에 의한 재료 미세조직 변화와 매우 밀접한 상관관계를 나타냈다. 이로 부터 초음파 비선형 파라미터를 이용하여 인공시효에 의한 재료 내 미세구조 및 상태 변화를 초음파 비선형 파라미터로 평가할 수 있음을 확인하였다. Generally, the nonlinearity of ultrasonic waves is measured using a nonlinear parameter β, which is defined as the ratio of the second harmonic’s magnitude to the power of the fundamental frequency component after the ultrasonic wave propagates through a material. Nonlinear parameter β is recognized as an effective parameter for evaluating material degradation. In this paper, we evaluated the nonlinear parameter of Al6061-T6 which had been subjected to an artificial aging heat treatment. The measurement was using the transmitted signal obtained from contact-type transducers. After the ultrasonic test, a micro Vickers hardness test was conducted. From the result of the ultrasonic nonlinear parameter, the microstructural changes resulting from the heat treatment were estimated and the hardness test proved that these estimates were reasonable. Experimental results showed a correlation between the ultrasonic nonlinear parameter and microstructural changes produced by precipitation behavior in the material. These results suggest that the evaluation of mechanical properties using ultrasonic nonlinear parameter β can be used to monitor variations in the mechanical hardness of aluminum alloys in response to an artificial aging heat-treatment.

재료에 입사되는 초음파의 변위 진폭을 구하기 위한 송신 시스템 전달함수 측정 방법

김종범(Jongbeom Kim),하홍필(Hong-Pil Ha),오세범(Se-Beom Oh),김경모(Kyung-Mo Kim),장경영(Kyung-Young Jhang) 한국비파괴검사학회 2021 한국비파괴검사학회지 Vol.41 No.4

초음파 비선형 파라미터 β는 재료에 입사된 기본 주파수 성분과 초음파가 재료를 전파하면서 생성된 2차 고조파 성분의 변위 진폭의 비로 정의한다. 초음파 비선형 파라미터 β는 일반적으로 압전형 수신 방법으로 측정되며, 이 방법은 캘리브레이션 측정에서 구한 전달함수를 통해 수신 탐촉자의 전력을 초음파의 변위 진폭으로 변환함으로써 초음파 비선형 파라미터를 측정한다. 하지만, 이렇게 측정된 초음파 비선형 파라미터에는 재료에서 발생한 비선형성뿐만 아니라 측정 시스템에서 발생한 비선형성도 포함되는 문제가 있다. 본 연구에서는 기존의 압전형 수신 방법을 기반으로 재료에 입사되는 기본 주파수 및 2차 고조파 성분의 변위 진폭을 측정하기 위한 송신 시스템 전달함수를 구하는 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘으로부터 재료에 입사되는 초음파의 기본파와 2차 고조파 성분의 변위 진폭을 측정할 수 있게 됨으로써 재료의 초음파 비선형 파라미터 측정 신뢰도가 향상될 것으로 기대된다. The ultrasonic nonlinearity parameter β is determined from the ratio of the second-order harmonic displacement amplitude to the fundamental frequency displacement amplitudes. The piezo-electric detection method, which converts the electrical output of the receiving transducer into displacement amplitude via a transfer function that is obtained from the calibration measurement, is used to measure the ultrasonic nonlinearity parameter β. However, the measured ultrasonic nonlinearity parameter β contains the material nonlinearity and system nonlinearity generated from the measurement condition. This study proposes an algorithm that can measure the fundamental and second-order-frequency displacement amplitude components incident on materials. Based on the proposed algorithm, it is possible to measure the displacement amplitude of fundamental and second-order-harmonic-frequency ultrasonic waves incident on the material. Moreover, the proposed method can improve the reliability of ultrasonic nonlinearity parameter measurement.

초소형위성 KAFASAT의 전력계 설계

박종범(Jongbeom Park),장민(Min Jang),윤경영(Gyeongyeong Yoon),김민희(Min Hee Kim),김종범(Jongbum Kim) 항공우주시스템공학회 2023 항공우주시스템공학회 학술대회 발표집 Vol.2023 No.10

비선형 초음파를 이용한 주조 오스테나이트 스테인리스 강의 열 취화 손상 평가

김종범(Jongbeom Kim),오세범(Se-Beom Oh),김진겸(Jin-Gyum Kim),강성식(Sung-Sik Kangi) 한국비파괴검사학회 2022 한국비파괴검사학회 춘계학술대회 초록집 Vol.2022 No.5

열처리된 알루미늄 합금의 초음파 비선형 특성 평가

김종범(JongBeom Kim),전청(Chung Cheon),장경영(Kyung-Young Jhang),김정석(Chung-Seok Kim) 한국비파괴검사학회 2013 한국비파괴검사학회지 Vol.33 No.2

본 연구에서는 열처리된 알루미늄 합금의 초음파 비선형 특성을 평가하였다. 초음파의 비선형성은 재료를 전파한 초음파의 2차고조파와 기본주파수 성분의 진폭비에 의존하는 비선형 파라미터 β로 측정하였다. 비선형 파라미터 β의 측정은 접촉식 탐촉자를 이용하여 동일 평면상에서 시편저면에서 반사된 신호로부터 구하였다. 열처리(시효)는 300℃에서 1시간부터 50시간까지 다양한 유지시간동안 수행하였다. 인장시험으로부터 인장강도와 연신율을 구하고 비선형 파라미터와 비교하였다. 비선형 파라미터 β는 시효시간 5시간에서 피크를 나타내고 이후는 감소하였다. 이는 인장강도와 연신율의 변화와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 또한 비선형 파라미터가 피크를 나타낸 열처리 시간과 인장곡선에서 최대변화가 나타난 열처리 시간이 일치하였다. 이 같은 결과는 알루미늄합금의 시효처리로 인한 강도 변화를 모니터링 하는데 초음파의 비선형성이 유용할 수 있음을 보여준다. In this study, ultrasonic nonlinear characteristics in the heat-treated aluminum alloy have been evaluated. The nonlinearity of ultrasonic wave has been measured as the acoustic nonlinear parameter β, depending upon the amplitude ratio of the second-order harmonic and the fundamental frequency component of ultrasonic wave propagating through the materials. The parameter β measurement has been carried out with the reflected signals from the back-wall of specimens at the same plane using the contact-type transducers. The heat-treatment, aging, has been achieved at 300 for various durations in the range of 1 to 50 hours. The tensile strength and elongation are obtained by the tensile test and then compared with the parameter β. There is a peak of the acoustic nonlinear parameter β on 5 hours aging and the β decreases thereafter, exhibiting closed relations with tensile strength and elongation. Also, the heat-treatment time showing peak in the parameter β was identical to that showing severe change in the σ-ε curve. These results suggest that the acoustic nonlinear parameter β can be used for monitoring the strength variations with aging of aluminum alloys.

비접촉식 초음파 수신기를 이용한 초음파 비선형성 측정

김종범(Jongbeom Kim),장경영(Kyoung-Young Jhang) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.10

초음파 비선형 파라미터 β 는 재료의 미세한 변질을 평가하는데 효과적인 인자로 알려져있다. 그런데 지금까지 대부분의 연구는 접촉식 방법을 이용하여 측정하는 연구가 수행되어왔다. 그러나, 접촉식 방법은 탐촉자와 시편사이의 접촉상태가 측정결과에 큰 영향을 미치기 때문에 측정의 재현성을 보장하기 위해 탐촉자의 접촉상태를 일정하게 유지시키기 위한 부수적인 장치가 필요하다. 이러한 불편함을 해소할 목적으로 본 연구에서는 비접촉식 기법을 도입하였다. 다만 초음파의 송신은 접촉식으로 하고 수신만 비접촉식을 적용함으로써 동일한 조건에서 접촉식으로 수신한 경우와 비접촉식으로 수신한 경우를 비교하고자 하였다. 시편은 시효 처리된 알루미늄 합금을 사용하였고, 두 방식의 측정결과 비선형 파라미터 β 의 변화는 유사하게 나타났다. 이로부터 초음파 비선형 특성의 변화를 비접촉식 수신방법으로 용이하게 평가할 수 있음을 확인하였다. The ultrasonic nonlinear parameter β is generally known as an effective parameter for evaluating material degradation. Thus far, most research has been conducted using a contact method. However, since measurement by this contact method is affected by the contact conditions between the transducer and the specimen, additional devices are required to maintain the contact conditions stable during the measurement. To avoid this inconvenience, this paper proposes a noncontact method. In this study, only the receiver was replaced with a noncontact receiver, and then, the ultrasonic nonlinear parameters measured by the newly developed noncontact receiver were compared with those measured by the contact receiver. Results obtained using both these receivers for heat-treated aluminum alloy specimens showed good agreement. From this result, we can confirm that the ultrasonic nonlinear parameter β can be measured using the proposed noncontact ultrasonic method.

비접촉식 초음파 수신기를 이용한 초음파 비선형성 측정

김종범(JongBeom Kim),장경영(Kyoung-Young Jhang) 대한기계학회 2014 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2014 No.2

비선형 초음파를 이용한 미세 손상 진단 및 그 활용 방안

김종범(Jongbeom Kim) 한국비파괴검사학회 2022 한국비파괴검사학회 원자력/전자기분과 하계 학술대회 초록집 Vol.2022 No.6

인공지능 교육 플랫폼 개발을 위한 기능 및 서비스 분석

김수환(Soohwan Kim),김갑수(Kapsu Kim),김성훈(Seonghun Kim),김영식(Yungsik Kim),김재현(Jaehyoun Kim),김종범(Jongbeom Kim),김한일(Hanil Kim),김현배(Hyunbae Kim),김현철(Hyeoncheol Kim),김홍래(Hongrae Kim),박다솜(Dasom Park),박선주(SunJu Pa 한국컴퓨터교육학회 2021 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.24 No.2

본 연구는 K-12 대상의 AI 교육 플랫폼 개발을 위한 기능 및 서비스를 제안하는 연구이다. AI 교육 플랫폼 개발을 위한 로드맵을 마련하기 위해 AI 교육의 개념, 교육과정, 온라인 플랫폼 등을 분석하였고, 전문가 검토를 통해 적절성을 판단하였다. 연구결과, AI 교육 플랫폼의 활용 대상은 유아에서 성인까지 전국민을 포괄할 필요가 있으며, 제공 콘텐츠는 인공지능, 데이터과학, 윤리 등 폭넓은 내용을 다양한 학습자의 수준을 고려하여 제공할 필요가 있는 것으로 분석되었다. 기능면에서는 웹에서 실습이 가능하고 학습자의 관심과 흥미를 반영한 다양한 데이터 셋을 제공할 필요가 있는 것으로 분석되었다. 구조면에서는 학습 및 콘텐츠 관리 시스템, 체험 및 실습지원 시스템, 데이터 관리 시스템을 구축할 필요가 있는 것으로 분석되었다. This research is a study proposing functions and services for the development of an AI education platform for K-12. In order to prepare a roadmap for AI education platform development, the concept of AI education, curriculum, and online platform were analyzed, and appropriateness was determined through expert review. As a result of this study, the target of the AI education platform needs to cover the whole country from infants to adults. In addition, it was analyzed that the provided contents need to provide a wide range of contents such as artificial intelligence, data science, and ethics in consideration of the level of various learners. In terms of function, it was analyzed that it is necessary to provide various data sets that can be practiced on the web and reflect learners" interests and interests. In terms of structure, it was analyzed that it is necessary to establish a learning and content management system, an experience and practice support system, and a data management system.