비선형 초음파공명 특성을 이용한 미세균열 탐지

Abstract

기존 비파괴평가 기술의 결함 탐지 한계를 극복하기 위하여 비선형 초음파공명 특성을 이용한 미세 균열 진단 기술을 개발하였다. 가진 전압에 따른 초음파공명 주파수의 천이현상과 정규화 공명 진폭 감소 현상을 비선형 초음파공명 특성 파라미터로 제안하였으며 이를 실험적으로 확인하였다. CT 시편에 피로시험을 통하여 미세한 자연 균열을 생성하였으며 피로 사이클 단계마다 초음파공명주파수와 정규화 공명진폭의 변화를 측정하였다. 무결함 또는 10 <TEX>${\mu}m$</TEX> 정도의 매우 미세한 균열이 존재하는 시편에서는 초음파공명 주파수 천이현상이나 정규화 공명 진폭의 변화가 나타나지 않는 반면에 30 <TEX>${\mu}m$</TEX>급 이상의 미세 균열 시편에서는 균열 크기가 증가함에 따라 초음파공명주파수의 천이 현상이나 정규화 공명 진폭의 감소량이 증가함을 확인하였다. In order to overcome the detection limit by the current nondestructive evaluation technology, a nonlinear resonant ultrasound spectroscopy(NRUS) technique was applied for detection of micro-scale cracks in a material. A down-shift of the resonance frequency and a variation of normalized amplitude of the resonance pattern were suggested as the nonlinear parameter for detection of micro-scale cracks in a materials. A natural-like crack were produced in a standard compact tension(CT) specimen by a low cycle fatigue test and the resonance patterns were acquired in each fatigue step. As the exciting voltage increases, a down-shift of resonance frequency were increases as well as the normalized amplitude decrease. This nonlinear effects were significant and even greater in the cracked specimen, but not observed in a intact specimen.