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유도초음파의 비선형 파라미터를 이용한 항공기 구조체의 복합재료 적층판 열화 평가
Evaluation of Composite Laminates for Aircraft Primary-Structure Applications Using Non-Linear Parameter of Ultrasonic Guided Wave

조윤호    (부산대학교 기계공학부   ); 김도연    (부산대학교 기계공학부 대학원   ); 최홍섭    (대한항공 항공기술연구원   ); 이준현    (부산대학교 기계공학부  );
  • 초록

    본 연구에서는 유도초음파를 이용하여 다양한 온도에서 사용되어지는 항공기 복합재료의 건전성에 대하여 평가하였다. 항공기가 지상과 비행고도에서 운행할 때의 온도편차나, 반복되어지는 열주기 횟수와 같이, 항공기가 운행되어지는 온도와 관련하여 복합재료의 건전성에 결정적인 영향을 미치는 요소에 관한 연구는 항공기 안전에 있어서 매우 중요한 요소가 되고 있다. 본 연구에서는 유도초음파를 이용하여 항공기의 운행환경과 유사한 환경 하에서 열피로가 가해진 항공기의 복합재료 시편을 평가하였다. 유도초음파의 분산선도 곡선은 서로 다른 열피로가 가해진 시편에 대한 민감성을 나타내기 위해 최적의 모드를 선택하는데 사용되었다. 현재 제시된 접근법 또한 항공기의 건전성을 평가하는데 있어서 하나의 도구로 구현될 수 있다.


    The purpose of this study is to assess the condition of composites used in aircraft under varying temperature environment with ultrasound guided wave technique. Investigation of crucial influential factor on the composite health monitoring related to aircraft operational environments such as the number of thermal cycles and temperature deviation between ground level and flight altitude has been of a great concern for aircraft safety issue. In this study, ultrasonic guided wave health monitoring scheme is proposed to evaluate composite specimens damaged with the thermal fatigue simulating aircraft operational condition. Guided wave dispersion curves are used to select right modes which show a promising sensitivity to each different thermal fatigue damage level. The present approach can be also implemented as one of on-lines health monitoring tools for aircraft.


  • 주제어

    유도초음파 .   복합재료 .   비선형 파라미터 .   열화.  

  • 참고문헌 (9)

    1. W. T. Yost, J. H. Cantrell, and M. A. Breazeale, "Ultrasonic nonlinearity parameters and their-order elastic constants of copper between 300 and 3K", JAP, Vol. 52, No. 1, pp. 126-128 (1973) 
    2. M. Yamashita, U. K. Viswanathan, I. Yamamoto and T. Kobayashi, "Serviceinduced changes in the microstructure and mechanical properties of a Cr-Mo-Ni-V turbine steel," ISIJ International, Vol. 37, No. 11, pp. 1133-1138 (1997) 
    3. R. Viswanathan and S. M. Bruemmer, "In-service degradation of toughness of steam turbine rotors," Tranasctions of the ADME, Vol. 107, pp. 316-324 (1985) 
    4. S. K. Hur, K. T. Hong and J. M. Do, "The measurement of degradation in creep-ruptured Cr-Mo-V steels by NDE methods," Proc. of the 2nd Conference on Mechanical Behaviors of Materials, pp. 17-24 (1998) 
    5. 이태훈, 장경영, "초음파의 비선영 특성을 이용한 미세균열 평가," 비파괴검사학회지, 제28권, 제4호, pp. 352-357 (2008)     
    6. 정희돈, "고온설비의 경년열화와 측정법", 대한기계학회지, 제31권, 제3호, pp. 251-260 (1991) 
    7. I. Y. Demin, Y. Mochida, K. Fujii and K. Y. Jhang, "Nonlinear characteristics of propagation of low frequency vibration on soft tissues and its measurement using bispectral analysis," Proceeding of 13th ISNA, pp. 344-349 (1993) 
    8. C. Pruell, J.-Y. Kim, J. Qu and L. J. Jacobs, "Evaluation of fatigue damage using nonlinear guided waves," Smart Materials and Structures, Vol. 18, No. 3, pp. 1088-1094 (2009) 
    9. J. L. Rose, Ultrasonic Waves in Solid Media, pp. 44-45, Cambridge Universtiy Press, New York, USA (1999) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Lee, Jae-Sun ; Cho, Youn-Ho ; Achenbach, Jan D. 2011. "The Theoretical Investigation of Phased Array Guided Waves" 비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, 31(4): 367~373     
    2. Lee, Jaesun 2016. "Application on Long Range Pipeline Inspection by Guided Waves" 비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, 36(3): 236~239     

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