고장력볼트의 체결상태를 평가하는 것은 체결볼트의 안전유지관리 측면에서 매우 중요하다. 본 논문에서는 초음파의 음속이 응력에 의존하는 이른바 음탄성효과에 기초하여 초음파의 전파시간(TOF)를 측정함으로써 볼트에 작용하는 축응력을 평가하는 방법을 제안한다. 그런데 일반적으로 볼트체결시 볼트에 작용하는 응력범위내에서의 음속 변화량은 매우 작으며, 따라서 TOF 측정에 있어서 높은 정밀도가 요구된다. 이를 위해 본 논문에서는 톤버스트파형의 초음파를 이용한 위상검출법을 적용하였다. 제안된 원리는 실험을 통해 검증되었으며, 볼트 축응력 측정의 유효성을 검증하기 위해 스트레인게이지를 이용한 축응력 측정결과와 비교하였다. 두 결과는 양호한 일치를 보였으며, 이로써 제안한 방법이 체결된 고장력볼트의 체결상태 평가에 유용하다는 결론을 얻을 수 있었다.
The evaluation of clamping condition has been regarded as the main issue in the safety-maintenance of the clamped high-tension bolts. For this, this paper proposes a method to estimate the axial stress by measuring the TOF (Time-Of-Flight) of ultrasonic wave, which is based on the acoustoelasticity or the dependency of sound speed on the stress. In this method, however, the variation of sound speed within the range of stress induced under the field condition is very small, and thus the accuracy of the TOF measurement is important. We adopted the phase detection method using tone-burst ultrasonic wave to measure the precise TOF. In order to verify the usefulness of the proposed method experiments are carried out and the results were compared with the stress measured by the strain gage. The results show good agreement with each other, and from these we can conclude that the proposed method is highly useful fnr the evaluation of clamping condition in the clamped high-tension bolts.
