고체-고체 접촉계면에서 경사입사 초음파의 반사·투과 특성 분석

Abstract

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.