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pp.225-235
초음파 탐상은 다양한 콘크리트 구조물의 비파괴검사에서 활용된다. 본 연구에서는 골재형상을 고려한 골재-모르타르 모델 생성과 초음파 전파 해석을 수행하였다. 실제 골재형상을 반영하기 위해 이미지처리를 통한 골재-모르타르 단면으로부터 모르타르와 골재 영역을 파악하고, 영역 경계형상을 보존하면서 격자를 생성하는 기법을 개발하였다. 개발된 기법에서는 모든 격자가 4각형으로 생성된다. 골재-모르타르 모델을 통해 초음파 전파 해석을 수행하였고 모델을 반무한체로 간주하기 위해 CALM 기반 경계흡수 조건을 적용하였다. 골재 및 결함을 포함한 이미지로부터 격자를 생성한 뒤, 결함 영역에 포함된 격자를 제거하여 공극결함을 모사하였다. 본격적인 결함탐지 전 선행 해석을 통해 모델 동특성을 고려한 적절한 가진 주파수를 결정 및 가진 신호형상을 설계하였다. 이후 case 별 초음파 전파 해석을 통해 신호를 획득하고 신호 에너지 맵핑 작업을 통해 내부 결함을 가시화 하였다. 가시화 결과, 골재에 의한 다수 반사 및 산란현상이 관찰되지만 결함부에서 신호 에너지는 가장 높게 나타났으며 모든 해석 case에서 결함위치 추정이 가능하였다. 또한 균열의 경우 형상파악도 가능하였다.
Ultrasonic investigation of damage detection has been widely used for non-destructive testing of various concrete structures. This study focuses on damage detection analysis with the aid of wave propagation in two-phase composite concrete with aggregate (inclusion) and mortar (matrix). To fabricate a realistic simulation model containing a variety of irregular aggregate shapes, the mesh generation technique using an image processing technique was proposed. Initially, the domains and boundaries of the aggregates were extracted from the digital image of a typical concrete cut-section. This enables two different domains: aggregates and mortar in heterogeneous concrete sections, and applied the grids onto these domains to discretize the model. Subsequently, finite element meshes are generated in terms of spatial and temporal requirements of the model size. For improved analysis results, all meshes are designed to be quadrilateral type, and an additional process is conducted to improve the mesh quality. With this simulation model, wave propagation analyses were conducted with a central frequency of 75 kHz of the Mexican hat incident wave. Several void damages, such as needle-shaped cracks and void-shaped holes, were artificially introduced in the model. Finally, various formats of internal damage were detected by implementing energy mapping based signal processing.
1. 서 론
2. 골재형상 고려 2차원 골재-모르타르 모델 생성
2.1 격자 생성을 위한 이미지처리 기반 골재 및 모르타르영역 인식
2.2 영역 경계선 형상 적응형 2차원 격자 생성 기법
2.3 CALM 기반 경계부 흡수조건 적용
3. 맵핑 기반 내부결함 탐지 기법
4. 콘크리트 모델링 및 초음파 전파 해석을 통한 결함탐지
4.1 골재-모르타르 전산해석 모델 생성
4.2 모델 해석을 위한 가진 주파수 선정 및 신호형상 설계
4.3 Case 별 모델의 초음파 전파 해석 및 결함탐지
5. 결 론
References
요 지
