مقالۀ پژوهشی: بررسی تجربی اثر تنش بر مشخصه‌های مغناطیسی یک نمونه فولادی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، دانشکده فیزیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانش‌آموختۀ کاشناسی ارشد، دانشکده فیزیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

3 دانشیار دانشکده فیزیک دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

زیردریایی‏ها با بدنه فرومغناطیس پیش از دریانوردی برای جلوگیری از آسیب و شناسایی با مینهای دریایی و سامانههای هوابرد، مغناطش‌زدایی می‏شوند. افزایش مغناطش پسماند بدنه‏ی زیردریایی‏ها پس از فرآیند مغناطش‌زدایی، به دلیل بالا و پایین رفتن شناور، می‏تواند اثر مغناطش‏زدایی را کاهش دهد. در این پژوهش برای بررسی اثر تنش وارد شده بر مغناطش بدنه شناور، اثر فشار هیدروستاتیکی درونی بر مشخصه‏های مغناطیسی نمونهی مدل زیردریایی پیش و پس از فرآیند وامغناطش بررسی شد. با کاربست فشار از 0 تا 60 بار، تغییرات مشخصه‏های مغناطیسی به کمک حسگرهای مغناطیسی چیده شده در نقاط مشخص زیر بدنه آن ثبت شد. نتایج نشان می‌دهد با افزایش فشار تا 60 بار، پیش از مغناطش‌زدایی، مؤلفه‏های میدان مغناطیسی برآمده از تنش درونی نمونه به صورت خطی افزایش و با برداشتن فشار به صورت نمایی کاهش یافته و در نهایت در حدود 6 درصد به مغناطش همیشگی افزوده شده است. اگرچه پس از مغناطش‏زدایی، مؤلفه‏های میدان مغناطیسی برآمده از تنش درونی نمونه، به صورت خطی افزایش یافته است. سپس با کاهش فشار تا 0 بار، مؤلفه‏های میدان مغناطیسی نمونه کاهش  نیافته و میدان مغناطیسی ناشی از تنش پسماند به میزان 27 درصد افزایش یافته است. از این­رو، اثر تنش در آن باقی ماند که سبب کاهش عملکرد فرآیند مغناطش‏زدایی دی‏پرمینگ شد. همچنین برای بررسی بیشتر روند افزایش مشخصههای مغناطیسی در فشارهای 30 و 45 و 60 بار پس از مغناطش‌زدایی ارزیابی شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Research Paper: Experimental Study of the Effect of Stress on the Magnetic Signatures of a Steel Sample

نویسندگان [English]

  • Reza Eslamifar 1
  • Mohsen Safikhani 2
  • Morteza Mozaffari 3
1 PhD Student, Faculty of Physics, Isfahan University, Isfahan, Iran.
2 M. Sc. Graduated, Faculty of Physics, Isfahan University, Isfahan, Iran
3 Associate Professor, Faculty of Physics, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Before sailing, submarines with ferromagnetic hulls are demagnetized to avoid damage and detection by sea mines and airborne systems. The increase in the residual magnetization of the submarine body after demagnetization due to the rising and falling can reduce the effect of demagnetization. This study aimed to investigate how internal hydrostatic pressure affects the magnetic signatures of a demagnetized submarine model. Magnetic sensors were placed at specific points under the body, and the changes in magnetic signatures were recorded when pressure was applied from 0 to 60 bar. The results show that by increasing the pressure up to 60 bar before demagnetization, the magnetic field components originating from the sample's internal stresses showed a linear increase. After depressurization, there was an exponential decrease followed by a subsequent increase in permanent magnetization of about 6%. However, after demagnetization, as the pressure increased up to 60 bar, the magnetic field generated by internal stresses in the sample increased by about 27%, but upon decreasing pressure, this magnetic field did not decrease but remained unchanged. This phenomenon negatively impacted the performance of the deperming process. Also, for further investigation, the increasing trend of magnetic signatures was evaluated at pressures of 30, 45, and 60 bar.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Demagnetization
  • Stress
  • Magnetic Characteristic
  • Magnetic Silencing
[1] Chung, H.J., Bae, K.W., Yang, C.S. and Jung, W.J., “Magnetic Treatment Techniques for Magnetic Field Reduction of a Naval Ship without Degaussing Coil”, Dpibia 28(2), 41-2, 2018. https://doi.org/10.13910/en16548874.
[2] Im, S. H., Lee, H. Y. and Park, G. S., “Novel Deperming Protocols to Reduce Demagnetizing Time and Improve the Performance for the Magnetic Silence of Warships”, Energies 14(19), 6295, 2021. https://doi.org/10.3390/en14196295.
[3] Zivieri, R., Palomba, G., Consolo, G. and Proverbio, E., “Static magnetic signature of a ghost-ship propulsor system as a composite ferromagnetic medium”, AIP Advances 13(9), 9-13, 2023. http://dx.doi.org/10.1063/5.0163553.
[4] Yadav, R. D., Gautam, V., “Effect of Magnetic Field on Deformation Behavior of a Steel Sheet in Uniaxial Tension”, Journal of Testing and Evaluation, 51-53, 2024. https://doi.org/10.3390/en15249363
[5] Im, S. H., Park, G. S., “Research on the demagnetizing factors for magnetic hollow cylinders”, 21st International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), IEEE Xplore, 60-65, 2018. https://doi.org/10.23919/ICEMS.2018.8548969.
[6] Kildishev, A. V., Nyenhuis, J. A., Dobrodeyev, P. N., Volokhov, S. A., “Deperming technology in large ferromagnetic pipes”, IEEE transactions on magnetics 35(5), 3907-9, 1999. https://doi.org/10.1109/20.800704.
[7] Ozima, M., Joshima M, Kinosmta, H., “Magnetic properties of submarine basalts and the implications on the structure of the oceanic crust”, Journal of geomagnetism and geoelectricity 26(3), 335-54, 1974. https://doi.org/10.5636/jgg.26.335.
[8] Wołoszyn, M., Jankowski, P., “Ship’s de-perming process using coils lying on seabed”, Metrology and Measurement Systems 26(3), 569-79, 2019. http://dx.doi.org/10.24425/mms.2019.129582.
[9] Zhao, Y., Zhang, J., Li, J., Liu, S., Miao, P., Shi, Y. and Zhao, E., “A brief review of magnetic anomaly detection”, Measurement Science and Technology 32(4), 042002, 2021. http://dx.doi.org/10.1088/1361-6501/abd055.
[10] Holmes, J. J., “Reduction of a ship's magnetic field signatures. Synthesis lectures on computational electromagnetics”, Morgan & Claypool, New York 3(1), 1-68, 2008.
[11] Holmes, J.J., “Exploitation of a ship's magnetic field signatures. Synthesis Lectures on Computational Electromagnetics”, Morgan & Claypool, New Yor, 1(1), 1-78, 2006.
[12] Kim, J.W., Kim, S.H., Kim, J.H., Lee, H.B. and Chung, H.J., “Study on efficient deperming protocol search technique of Vessel”, Proceedings of the KIEE Conference, The Korean Institute of Electrical Engineers, 2017. http://dx.doi.org/10.4283/JMAG.2017.22.1.085.
[13] Holmes, J. J., “Modeling a ship’s ferromagnetic signatures”, Synthesis Lectures on Computational Electromagnetics, Morgan & Claypool, New York 2(1), 1-75, 2022.