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      • KCI등재

        협대역 레이저 여기 표면파의 음향버선형성을 이용한 A16061 합금의 굽힘피로손상 평가

        남태형(Taehyung Nam),최성호(Sungho Choi),장경영(Kyung-Young Jhang),김정석(Chung Seok Kim),이태훈(Taehun Lee) 한국비파괴검사학회 2010 한국비파괴검사학회지 Vol.30 No.2

        본 연구에서는 레이저를 이용한 협대역 표면파의 음향 비선형 계측을 통하여 굽힘피로손상된 알루미늄 합금의 피로열화를 평가하였다. 선배열 레이저를 이용할 경우 발생하는 본질적인 고조파 성분을 이론적으로 분석하고 굽힘피로손상된 알루미늄 6061 합금의 표면으로부터 음향 비선형 파라미터를 성공적으로 측정하였다. 피로사이클의 증가에 따라서 음향 비선형 파라미터는 증가하였고 손상 정도와 매우 밀접한 관계를 보였다. 결과적으로 본 연구에서 다룬 레이저 여기된 표면파의 비선형평가기법은 피로손상된 표면열화 평가에 매우 유용할 것으로 판단된다. Bending fatigue of aluminium alloy was characterized by acoustic nonlinearity of narrow band laser-generated surface wave. The higher harmonic components generated intrinsically by arrayed line laser beam were analyzed theoretically and acoustic nonlinearity was measured successfully on the surface of fatigue damaged aluminium 6061 alloy. The acoustic nonlinearity increased as a function of fatigue cycles and has close relation with damage level. Consequently, the nonlinear acoustic technique of laser-generated surface wave could be potential to characterize surface damages subjected to fatigue.

      • KCI등재

        고체-고체 접촉계면에서 경사입사 초음파의 반사·투과 특성 분석

        남태형(Taehyung Nam),김정석(Chungseok Kim),이태훈(Taehun Lee),장경영(Kyung-Young Jhang),김노유(Nohyu Kim) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.9

        고체-고체 접촉계면의 특성을 평가하기 위하여 초음파 수직 입사에 의한 반사·투과법이 주로 이용 되어왔다. 하지만 수직입사방법은 용접부 검사와 같은 현장적용에 한계가 있는 단점이 있다. 이러한 한계를 극복하기 위한 방법으로 초음파 경사입사법이 대안이 될 수 있다. 그러나 경사입사법의 경우, 초음파의 모드변환이 발생하고 수신신호는 접촉면의 수직 계면강성뿐만 아니라 수평 계면강성의 영향을 받으므로 이를 고려한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 경사입사에 따른 접촉계면에서의 초음파 반사와 투과특성에 대한 이론적 모델을 제안하였다. 그리고 경사입사에 대한 초음파 반사율 및 2 차 고조파 측정실험 결과 이론적 예측과 잘 일치함을 확인하였다. 결과적으로 경사입사법은 접촉계면 특성평가를 위한 효과적인 기법이라 할 수 있다. In order to evaluate the characteristics of solid-solid contact interfaces, reflection or transmission techniques involving normal-incidence longitudinal waves are generally used. However, these normal-incidence techniques are of limited use in field applications such as in the inspection of welded parts. The oblique-incidence ultrasonic technique may be an alternative for overcoming these problems. However, in this technique, the mode conversion at the contact interfaces should be taken into account along with the normal and tangential interface stiffness. In this study, we have suggested a theoretical model for obliqueincidence ultrasonic waves at the contact interfaces and analyzed their reflection and transmission characteristics. Experimental results showed that the measured reflection coefficient and second harmonic wave agreed well with the suggested theoretical model. Consequently, the oblique-incidence technique can be a promising method for evaluating the characteristics of the contact interfaces.

      • KCI등재

        선배열 슬릿마스크를 이용한 협대역 레이저 여기 표면파의 음향 비선형성

        최성호(Sungho Choi),남태형(Taehyung Nam),이태훈(Taehun Lee),김정석(Chung Seok Kim),장경영(Kyung-Young Jhang) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.12

        선배열 슬릿 마스크를 이용하여 발생시킨 협대역의 레이저 여기 표면파의 주파수 특성을 이론적으로 분석하여 음향비선형성 분석에 영향을 미칠 수 있는 초기 고조파성분의 발생 기구를 규명하였다. 그리고 알루미늄 6061-T6 합금의 음향 비선형성에 대한 슬릿 열림폭과 레이저 세기의 영향을 단일 슬릿과 선배열 슬릿을 이용하여 실험적으로 분석하였다. 고조파 성분의 진폭은 슬릿 열림폭에 의존하는데 본 연구의 경우 슬릿 배열간격을 1.67 ㎜로 하여 1.75 ㎒의 표면파를 발생시켰으며 이 경우 슬릿 열림폭이 0.5 ㎜에서 1.0 ㎜로 증가함에 따라 2차 고조파 성분의 진폭은 약 80 % 감소하였다. 또한 레이저 세기에 따라서 기본파 성분 진폭(A1 )을 변화시키면서 2차 고조파 진폭(A2 )의 변화를 실험한 결과 A₁²과 A₂간에는 우수한 선형 관계를 보였으며, 이는 전형적인 음향비선형성의 특징을 잘 나타낸다. We examined the mechanism of generation of higher harmonics by theoretically analyzing the frequency characteristics of a narrow-band surface wave generated by a laser beam with line-arrayed slit masks. We experimentally analyzed the effects of slit opening width and laser intensity on the acoustic nonlinearity of aluminum 6061-T6 alloy by using single-slit and line-arrayed slit masks. The magnitude of the harmonic wave depended on the slit opening width. In our experiment, we generated a 1.75-㎒ surface wave by using an arrayed slit with intervals of 1.67 mm. The magnitude of the second harmonic component decreased about by 80% when the slit opening width was increased from 0.5 ㎜ to 1.0 ㎜. In addition, the relationship between the magnitudes of the fundamental and the second harmonic wave showed good linearity, which agreed well with the typical behavior of acoustic nonlinearity.

      • KCI등재

        레이저 여기 표면파의 음향비선형성을 이용한 Al6061 합금의 소성변형 평가

        김정석(Chung Seok Kim),남태형(Taehyung Nam),최성호(Sungho Choi),장경영(Kyung-Young Jhang) 한국비파괴검사학회 2012 한국비파괴검사학회지 Vol.32 No.1

        본 연구의 목적은 비접촉식 레이저 여기 표면파의 비선형성 계측을 통하여 소성 변형된 알루미늄 합금의 소성변형을 평가하고자 하는 데 있다. 슬릿마스크와 고출력 펄스 레이저를 통한 선배열 레이저빔을 이용하여 협대역의 표면파를 발생 시켰으며, 표면파의 음향 비선형 특성을 이용하기 위하여 슬릿 마스크의 열림 폭과 간격을 변화시킴으로써 레이저 여기 표면파의 주파수 특성을 제어하였다. 스트로크 제어를 통한 인장시험을 통하여 단계별 인장 소성변형 정도를 달리하는 시험편을 제작하였다. 실험결과 인장 소성 변형율이 커짐에 따라 음향 비선형 파라미터는 증가하였으며, 경도 및 EBSD 측정결과 손상의 정도와 매우 밀접한 관계를 보였다. 결과적으로 본 연구에서의 레이저 여기 표면파의 비선형 평가기법은 알루미늄 합금의 소성변형 평가에 매우 유용할 것으로 판단된다. The objective of this study is to assess plastic deformation in aluminium alloy by acoustic nonlinearity of laser-generated surface waves. A line-arrayed laser beam made by high-power pulsed laser and mask slits is utilized to generate the narrowband surface wave and the frequency characteristics of laser-generated surface waves are controlled by varying the slit opening width and slit interval of mask slits. Various degrees of tensile deformation were induced by interrupting the tensile tests so as to obtain aluminum specimens with different degrees of plastic deformation. The experimental results show that the acoustic nonlinear parameter of a laser-generated surface wave increased with the level of tensile deformation and it has a good correlation with the results of micro-Vickers hardness test and electron backscatter diffraction (EBSD) test. Consequently, acoustic nonlinearity of laser-generated surface wave could be potential to characterize plastic deformation of aluminum alloy.

      • 선배열 슬릿마스크를 이용한 협대역 레이저 여기 표면파의 음향 비선형성

        장경영(Kyung-Young Jhang),고광철(Kwang-Cheol Ko),김정석(Chung Seok Kim),남태형(Taehyung Nam),최성호(Sungho Choi),이태훈(Taehun Lee) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.6

        본 연구의 목적은 선배열 슬릿 마스크를 이용한 레이저에 의해 발생된 협대역 표면파에 존재하는 본질적인 음향 비선형성을 이론적 및 실험적으로 연구하는 것이다. 레이저 여기 표면파의 주파수 특성을 이론적으로 분석하여 고조파 발생 기구를 규명하고 알루미늄 6061-T6 시험편을 대상으로 단일 슬릿과 선배열 슬릿에 대한 슬릿 열림폭, 레이저 세기의 영향을 분석하였다. 고조파 성분은 슬릿 열림폭, 공진형 수신기에 크게 의존하는 것으로 나타났으며 레이저 세기에 따라서 A₁²과 A₂간에는 선형의 관계가 나타났다. The objective of this study is to investigate theoretically and experimentally intrinsic acoustic nonlinearity that exists in narrow band surface wave generated by laser beam with line arrayed slit masks. The generation of higher harmonic was examined by theoretical analyzing the frequency characteristic of surface wave generated by laser beam, and also the effects of slit width and laser intensity on the acoustic nonlinearity of aluminum 6061 alloy using single slit and line arrayed slit mask were analysed. The higher harmonic component was shown that it defends dominantly on the slit width and resonance-type transducer. It also shows the linear relationship between A₁² and A₂ with the laser intensity.

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