Lamb waves using surface-bonded piezoelectric transducers (PZTs) have been widely used for nondestructive testing (NDT). However, the identification of individual Lamb wave modes and the subsequent data interpretation are often difficult due to the dispersive and multimodal natures of Lamb waves. To tackle the problem, a new Lamb wave mode decomposition technique using concentric ring and circular PZTs is proposed. Its advantages over the conventional approaches are that (1) PZTs need to be placed only a single surface of a specimen and (2) mode decomposition can be performed at any desired frequency without changing the PZT size and/or spacing configuration. The proposed mode decomposition technique is formulated by solving 3D Lamb wave propagation equations considering the PZT size and shape, and this technique requires a specially designed dual PZT composed of concentric ring and circular PZTs. The effectiveness of the proposed technique for the Lamb wave mode decomposition is investigated through numerical simulation and experimental tests performed on an aluminum plate.
구조물 표면에 부착된 능동센서를 이용한 유도파 기반의 비파괴 검사 기법은 토목 구조물, 항공 구조물 및 기계 장비 등의 관리에 있어 경제적, 사회적 수요가 증가하고 있다. 유도파는 적은 감쇠율과 손상에 대해 민감한 반응 특성을 가지고 있기 때문에 구조물 안전 진단 검사 분야의 적용성을 인정받고 있다. 하지만 유도파의 분산 및 다중 모드 특성으로 인하여 신호 해석 시 어려움을 겪게 된다. 이를 해결하기 위해 동심 원형 능동센서를 이용한 새로운 개념의 모드 분해 기법을 개발하였다. 기존 기법은 능동 센서를 양면에 붙이거나 모드 분해를 특정 주파수나 정해진 능동 센서 크기에서만 이용 가능 하였다. 하지만 제안된 방법은 동심형 능동 센서를 이용하여 가진 주파수 및 크기에 상관없이 구조물의 한쪽 면에만 센서를 부착하여 모드 분해를 가능케 하게 하였다. 이를 위해 동심 원형 능동 센서의 3D 유도파 전파를 공식화 하였고 수치 해석 및 알루미늄 패널을 이용한 실험을 통해 유효성및 적용성을 검증 하였다. 본 실험에 사용된 유한 요소법 수치해석 프로그램으로는 MD/NASTRAN이 사용되었으며 PATRAN 2010을 통해 결과를 분석하였다. 실 구조물의 적용성을 확인하기 위해 상용적으로 이용되는 알류미늄 판넬을 이용하여 실험을 수행하였다.
