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대상구조물의 제1 영역에 설치된 제1 압전소자; 상기 구조물의 제2 영역에 설치된 제2 압전소자; 상기 구조물의 제3 영역에 설치된 제3 압전소자; 상기 제1 압전소자에 저주파 초음파 입력신호를 제공하는 제1 파형 발생기; 상기 제2 압전소자에 고주파 초음파 입력신호를 제공하는 제2 파형 발생기; 상기 제3 압전소자에서 제공되는 검출 신호를 수신하는 디지타이저; 및 상기 제1 파형 발생기 및 상기 제2 파형 발생기의 동작을 제어하고, 상기 디지타이저에서 제공되는 검출 신호를 근거로 구조물의 피로균열 성장을 체크하여 파손을 경고하는 콘트롤러를 포함하되, 상기 콘트롤러는, 평균 비선형 파라미터(βavg)가 급격하게 증가한 후 급격하게 감소하는 것으로 체크되면 대상 구조물의 파손 임박에 대한 경고를 제공하는 콘트롤러를 포함하되, 상기 평균 비선형 파라미터(βavg)는 (여기서, Ai, Bi 및 Mi는 각각 i 번째 입력 주파수 조합으로부터 얻은 출력 진폭(A), 출력 진폭(B) 및 출력 변조 진폭(M)이고, βi는 i 번째 입력 주파수 조합에서 얻은 비선형 파라미터(β) 값이고, n은 조사된 입력 주파수 조합의 총 수를 나타낸다)에 의해 정의되고, 상기 비선형 파라미터(β)는, (여기서, A와 B는 입력 신호의 출력 진폭들이고, κa와κb는각각 LF 입력신호 주파수(ωa)와 HF 입력신호 주파수(ωb)에서 입력신호의 파수이고, Mb-a와 Mb+a는 각각 ωb-ωa와 ωb+ωa에서의 출력 변조 진폭이다)에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 비선형 초음파 변조 기반 피로균열 파손 경고 시스템
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(i) 구조물의 제1 영역에 설치된 제1 압전소자와 제2 영역에 설치된 제2 압전소자에 고주파와 저주파 초음파 입력신호를 동시에 각각 제공하는 단계; (ii) 구조물의 제3 영역에 설치된 제3 압전소자에서 제공되는 검출 신호를 수신하는 단계; 및 (iii) 상기 검출 신호를 근거로 구조물의 피로균열 성장을 체크하여 파손을 경고하는 단계를 포함하되, 상기 단계(iii)는, 평균 비선형 파라미터(βavg)가 급격하게 증가한 후 급격하게 감소하는 것으로 체크되면 대상 구조물의 파손 임박에 대한 경고를 제공하되, 상기 평균 비선형 파라미터(βavg)는 (여기서, Ai, Bi 및 Mi는 각각 i 번째 입력 주파수 조합으로부터 얻은 출력 진폭(A), 출력 진폭(B) 및 출력 변조 진폭(M)이고, βi는 i 번째 입력 주파수 조합에서 얻은 비선형 파라미터(β) 값이고, n은 조사된 입력 주파수 조합의 총 수를 나타낸다)에 의해 정의되고, 상기 비선형 파라미터는, (여기서, A와 B는 입력 신호의 출력 진폭이고, κa와κb는각각 LF 입력신호 주파수(ωa)와 HF 입력신호 주파수(ωb)에서 입력신호의 파수이고, Mb-a와 Mb+a는 각각 ωb-ωa와 ωb+ωa에서의 출력 변조 진폭이다)에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 비선형 초음파 변조 기반 피로균열 파손 경고 방법
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대상구조물의 제1 영역에 설치된 제1 압전소자; 상기 구조물의 제2 영역에 설치된 제2 압전소자; 상기 구조물의 제3 영역에 설치된 제3 압전소자; 상기 제1 압전소자에 저주파 초음파 입력신호를 제공하는 제1 파형 발생기; 상기 제2 압전소자에 고주파 초음파 입력신호를 제공하는 제2 파형 발생기; 상기 제3 압전소자에서 제공되는 검출 신호를 수신하는 디지타이저; 및 상기 제1 파형 발생기 및 상기 제2 파형 발생기의 동작을 제어하고, 상기 디지타이저에서 제공되는 검출 신호를 근거로 구조물의 잔여 피로수명을 예측하는 콘트롤러를 포함하되, 상기 콘트롤러는 타겟 구조물로부터 비선형 초음파 응답을 획득하고 현재의 하중 사이클에서 피로지수(FI) 값을 계산하고, 누적된 현재의 하중 사이클까지의 피로지수(FI) 값에 멱함수를 피팅하고, 미래의 하중 사이클에서의 피로지수(FI) 값을 예측하기 위해 예측용 피로지수(FI) 값을 외삽(Extrapolation) 처리하고, 상기 외삽 처리를 통해 예측된 피로지수(FI) 값의 상한치에 상응하는 하중 사이클의 수를 결정하여 구조물의 잔여 피로수명을 추정하는 것을 특징으로 하는 비선형 초음파 변조 기반 구조물의 잔여 피로수명 추정 시스템
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제5항에 있어서, 상기 피로지수(FI) 값은 (여기서, , , , a는 균열길이, hs는균열 표면의 불규칙한 높이, t는 구조물의 두께, N0는 균열의 공간 분포(균열 농도), E는 영의 계수(Young's modulus), σ0는 내부 응력, d0는 균열 표면의 중간 선 사이의 거리)에 정의된 수식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 비선형 초음파 변조 기반 구조물의 잔여 피로수명 추정 시스템
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제5항에 있어서, 상기 콘트롤러는, 모든 피로지수(FI) 값과 현재의 하중 사이클까지 얻은 하중 사이클 데이터 수에 의 멱함수를 맞추는 것을 특징으로 하는 비선형 초음파 변조 기반 구조물의 잔여 피로수명 추정 시스템
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제5항에 있어서, 상기 미래의 하중 사이클에서의 피로지수(FI) 값은 (여기서, , , N은 피로 반복 횟수, ntot는 전체 피로수명, af는 임계 균열길이, a0는 초기 균열길이, m은 구조물의 재료상수)에 정의된 수식을 근거로 예측되는 것을 특징으로 하는 비선형 초음파 변조 기반 구조물의 잔여 피로수명 추정 시스템
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타겟 구조물로부터 비선형 초음파 응답을 획득하고 현재의 하중 사이클에서 피로지수(FI) 값을 계산하는 단계; 현재의 하중 사이클까지의 피로지수(FI) 값에 멱함수를 피팅하는 단계; 예측용 피로지수(FI) 값을 외삽(Extrapolation) 처리하여 미래의 하중 사이클에서의 피로지수를 예측하는 단계; 및 상기 외삽 처리를 통해 예측된 피로지수(FI) 값의 상한치에 상응하는 하중 사이클의 수를 결정하여 구조물의 잔여 피로수명을 추정하는 단계를 포함하되, 상기 피로지수(FI) 값을 계산하는 단계에서, 상기 피로지수(FI) 값은 (여기서, , , , a는 균열길이, hs는 균열 표면의 불규칙한 높이, t는 구조물의 두께, N0는 균열의 공간 분포(균열 농도), E는 영의 계수(Young's modulus), σ0는 내부 응력, d0는 균열 표면의 중간 선 사이의 거리)에 정의된 수식을 근거로 계산되는 것을 특징으로 하는 비선형 초음파 변조 기반 구조물의 잔여 피로수명 추정 방법
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제10항에 있어서, 초기 피로균열 성장 단계 동안, βm 값은 βm0 값과 유사하고 상기 피로지수(FI) 값은 0에 가깝고, βm가 파단 근처의 βm0보다 훨씬 커지면, 상기 피로지수(FI) 값은 1에 가까운 것을 특징으로 하는 비선형 초음파 변조 기반 구조물의 잔여 피로수명 추정 방법
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제10항에 있어서, 상기 멱함수를 피팅하는 단계에서, 모든 피로지수(FI) 값과 현재의 하중 사이클까지 얻은 하중 사이클 데이터 수에 의 멱함수를 맞추는 것을 특징으로 하는 비선형 초음파 변조 기반 구조물의 잔여 피로수명 추정 방법
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제10항에 있어서, 상기 미래의 하중 사이클에서의 피로지수(FI) 값은 (여기서, , , N은 피로 반복 횟수, ntot는 전체 피로수명, af는 임계 균열길이, a0는 초기 균열길이, m은 구조물의 재료상수)에 정의된 수식을 근거로 예측되는 것을 특징으로 하는 비선형 초음파 변조 기반 구조물의 잔여 피로수명 추정 방법
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