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수침 초음파 시험법을 이용한 고체의 종파와 횡파 속도의 측정
Measurement of Longitudinal and Transverse Wave Speed in Solid Materials Using Immersion Ultrasonic Testing

신요섭   (한국과학영재학교UU0014928  ); 윤여호   (한국과학영재학교UU0014928  ); 김영환   (한국과학영재학교UU0014928  );
  • 초록

    고체의 탄성 계수를 구하기 위한 방법으로 초음파의 종파와 횡파 속도를 측정하기 위하여 기존의 접촉식 초음파 시험법 대신 수침 초음파 시험법을 사용하였다. 통상적으로 수침법에서 종파 에코만 고려하는 것과 달리 모드 변환에 의한 횡파 에코를 찾아서 횡파 속도를 측정하였다. 물질의 두께를 알 수 없어 종파와 횡파 속도를 구할 수 없는 경우에도 두 속도의 비를 이용하여 포아송비를 구할 수 있었다. 다양한 재료를 대상으로 이 방법을 적용한 결과, 속도가 빠른 재료이거나, 포아송비가 작을수록 수침법에 의해 측정한 값이 정확하여 이러한 특징을 가진 세라믹이나 고강도 재료가 이 방법을 통한 종파와 횡파 속도 측정에 적당함을 알 수 있었다.


    Immersion ultrasonic testing (UT) was used to determine elastic moduli of solid materials instead of the widely-used contact UT method. Conventionally, immersion UT is only used for determining the longitudinal wave speed. However, in this research, transverse wave speed was measured through finding transverse wave echoes caused by mode-conversion at material's boundary. Also, even in the cases when wave speeds could not be determined due to unknown thickness, Poisson's ratio was able to be calculated from the ratio of longitudinal and transverse wave speeds. This technique was verified for several materials, and it was found that higher accuracy was obtained by immersion UT method for materials either with relatively high wave speed or with relatively small Poisson's ratio. This technique thus will be suitable fur ceramics or high strength materials.


  • 주제어

    수침 초음파 시험법 .   초음파 속도 .   탄성 계수 .   포아송비.  

  • 참고문헌 (6)

    1. G. W. C. Kaye and T. H. Laby, 'Tables of physical and chemical constants,' Online version, http://www.kayelaby.npl.co.uk/ general_physics/2_4/2_4_1.html 
    2. Y. H. Kim, J. K. Lee and H. C. Kim, 'Transverse-wave modes in the pulse-echo signal of a normal-beam longitudinal-wave mode transducer,' J. Korean Phys. Soc., Vol. 42, pp. 111-117, (2003) 
    3. H. F. Pollard, 'Sound waves in solids,' p. 15 and pp. 25-26, Pion Limited, London, (1977) 
    4. A. Kumar, T. Jayakumar, B. Raj and K. K. Ray, 'Correlation between ultrasonic shear wave velocity and Poisson's ratio for isotropic solid materials,' Acta Materialia, Vol. 51, pp. 2417-2426, (2003) 
    5. 김정표, 석창성, 송성진, 김영환, '선형 및 비선형 초음파를 이용한 1Cr-1Mo-0.25V의 열화평가에 관한 연구', 비파괴검사학회지, 제 21권 제 5호, pp. 549-555, (2001) 
    6. Don J. Roth, James D. Kiser, Suzanne M. Swickard, Steven A. Szatmary and David P. Kerwin. 'Quantitative mapping of pore fraction variations in silicon nitride using an ultrasonic contact scan technique,' NASA TP-3377, NASA, Cleveland, Ohio, U.S.A. (1993) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (3)

    1. 2008. "" 비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, 28(6): 519~523     
    2. 2009. "" 비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, 29(6): 586~590     
    3. Han, Myung-Chul ; Sung, Chang-Min 2015. "Kinematics Analysis of a 5-Axis Ultrasonic Inspection Equipment" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering, 32(1): 89~96     

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