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Autonomous imaging processing and quantitative analysis of nonlinear elastic waves for fatigue cracks = 피로균열의 자동영상처리 및 비선형 탄성파 변조에 관한 정량적 분석
서명 / 저자 Autonomous imaging processing and quantitative analysis of nonlinear elastic waves for fatigue cracks = 피로균열의 자동영상처리 및 비선형 탄성파 변조에 관한 정량적 분석 / Suyeong Jin.
저자명 Jin, Suyeong ; 진수영
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2018].
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초록정보

In the paper, autonomous imaging processing for calculating fatigue crack width distributions is proposed to identify the geometries of the cracks. To measure the widths of the crack, the images of fatigue cracks were converted to the binary images and the skeletons of the cracks were extracted. Then, two methods for crack width measurement were proposed, and the verification of the two and the existing method were investigated, selecting the proper method for crack width measurement. To analyze the accuracy of the selected method, the widths at 13 skeleton points among the main skeleton pixels were measured by the method and the results were compared with the manually measured widths. In addition, the author investigates the principle of the nonlinear ultrasonic wave modulation. It is the phenomenon that an incident wave composed of low and high frequencies propagating through the crack becomes a nonlinear wave, which contains an infinite number of integer multiples of the low frequency called harmonics and the sum and difference of the two frequencies called modulation as well as the input frequencies. To discover the origin of the nonlinearity, numerical analysis of the wave propagating through a simplified crack model was performed, and the shape of the wave propagating through the crack was conjectured. Then, the magnitude of the nonlinear components in the frequency spectra was derived analytically.

이 논문은 피로균열 형상을 분석하기 위하여 균열폭 분포를 얻고자 하였고, 이를 위해 자동영상처리 알고리즘을 제시하였다. 먼저, 균열을 바이너리 이미지로 변환시킨 후, 이미지의 스켈레톤을 추출한다. 그 후, 기존 균열 폭 측정 방법과 두 가지 제안 방법에 대하여 적합성을 비교하였다. 제일 적합한 균열 폭 측정 방법으로 균열 스켈레톤의 13 지점에서 사람이 쟨 폭과 비교함으로써 균열 폭 알고리즘의 정확성을 평가하였다. 그 후, 피로 균열의 균열폭 분포를 얻었다. 또한 이 논문은 비선형 초음파 변조가 발생하는 원리를 알아내고자 하였다. 비선형 초음파 변조란 두 가지의 주파수 성분으로 이루어진 초음파가 손상이 있는 구조물을 지날 때, 저주파 성분의 배수 및 가진 주파수들의 합과 차로 이루어진 성분들이 생겨나는 현상을 의미한다. 이 현상의 원리를 밝히기 위해 단순화한 균열 모델에 대하여 탄성파 수치해석을 진행하였고, 균열을 지나가는 파의 전달 에너지를 계산함으로써 균열을 지나간 비선형 탄성파의 모형을 분석하였다. 그리고 비선형 탄성파를 푸리에 변환 시킴으로써 단순화된 균열을 지나 생성된 변조파의 크기를 이론적으로 계산하였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MCE 18014
형태사항 iv, 59 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 진수영
지도교수의 영문표기 : Jung-Wuk Hong
지도교수의 한글표기 : 홍정욱
수록잡지명 : "Periodic nonlinear waves resulting from the contact interaction of a crack". Journal of Applied Physics, v. 122, no. 12, p. 124303(2017)
Appendix: A, Fourier series. - B, Inverse Fourier Transform. - C, Delta function
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 건설및환경공학과,
서지주기 References : p. 49-50
주제 Crack geometry
Skeleton
Image orientation
Nonlinear elastic wave
Numerical analysis
Fourier Transform
균열 형상
스켈레톤
이미지 방향
비선형 탄성파
수치해석
푸리에 변환
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