Pencirian parameter kebocoran fluks magnet berasaskan pertumbuhan retak lesu pada nisbah tegasan berbeza

Abstract

Teknik magnet pasif memori magnet logam (MML) adalah teknik yang mencerap variasi dalam medan kebocoran fluks magnet kendiri, Hp, dari bahan feromagnet yang terbentuk dalam medan magnet ambien bumi disebabkan oleh ketidakselanjaran geometri seperti retak dan kecacatan bahan. Salah satu punca keretakan bahan adalah akibat kegagalan lesu iaitu proses perubahan struktur bahan secara kekal yang berlaku apabila bahan dikenakan tegasan dan terikan secara berulang. Kajian berkaitan pertumbuhan retak lesu berasaskan kebocoran fluks magnet, Hp, kebanyakannya memfokus kepada perubahan keadaan tegasan, pemantauan perambatan retak dan pencirian keamatan kecerunan fluks magnet terhadap retak. Objektif utama kajian ini adalah menentukan model matematik untuk meramal perambatan retak lesu bahan ferromagnet secara pencirian kelakuan parameter kebocoran fluks magnet. Ujian pertumbuhan retak lesu dilakukan menggunakan amplitud beban tegangan malar terhadap bahan keluli SAE 1045, ASSAB 705, ASSAB 709 dan ASSAB 760 yang berbentuk retak pinggir tunggal mengikut piawaian ASTM E647. Empat nilai nisbah tegasan, R, digunakan untuk mengkaji ciri-ciri kecerunan fluks magnet iaitu 0.1, 0.2, 0.3 dan 0.4. Peranti anjakan pembukaan retak digunakan untuk mencerap parameter faktor keamatan tegasan, K, kadar pertumbuhan retak lesu, da/dN dan beban kitaran, N. Manakala peranti penderia MML pula digunakan untuk mencerap nilai Hp pada zon tumpuan tegasan apabila peningkatan panjang retak sebanyak 1 mm terhasil. Hasil uji kaji menunjukkan apabila kitaran lesu dan panjang retak meningkat bagi setiap R, dHy/dx juga meningkat secara eksponen. Manakala da/dN dan dHy/dx menunjukkan ciri-ciri peningkatan seperti fasa pertumbuhan retak. Tiga persamaan matematik dibangunkan berasaskan kecerunan fluks magnet iaitu persamaan kitaran hayat lesu, f1(N,dHy/dx), persamaan kadar pertumbuhan retak lesu, f2(da/dN,dHy/dx) dan persamaan kadar pertumbuhan retak lesu dengan R, f3(da/dN, dHy/dx,R). Persamaan f1 menghubungkan N dan dHy/dx secara eksponen dengan pekali penentu 2 graf N melawan dHy/dx melebihi 0.90. Persamaan f2 pula mengungkapkan parameter fluks magnet berdasarkan Hukum Paris dengan memplotkan graf log-log da/dN melawan dHy/dx dengan pekali penentu 2 melebihi 0.83. Manakala f3 diterbitkan berasaskan model Mehrzadi dan Taheri yang menggabungkan nisbah tegasan, R dengan nilai pekali penentu 2 graf-graf parameter pemalar f2 dan R yang diperoleh melebihi 0.90. Penentusahan model-model matematik yang dibangunkan melalui analisis kolerasi dan analisis taburan Weibull. Berdasarkan kepada analisis kebarangkalian yang dijalankan, taburan data daripada kebocoran fluks magnet, didapati semua data berada dalam julat berdasarkan tahap keyakinan 95%. Hasil yang diperoleh menunjukkan perambatan retak lesu dapat diramalkan dengan tepat dengan menggunakan model matematik yang dibangunkan. Justeru, parameter kebocoran fluks magnet dapat digunakan untuk mebina model kelakuan pertumbuhan retak lesu untuk bahan feromagnet dan berpotensi sebagai satu kaedah alternatif untuk meramal hayat lesu bahan.