Evaluasi metode inspeksi non-destruktif ultrasonik untuk penilaian integritas struktural gandar kereta barang
DOI:
https://doi.org/10.37367/jpi.v8i2.344Kata Kunci:
Penilaian integritas struktur, Inspeksi ultrasonic tak-merusak, Analisis toleransi kerusakanAbstrak
Penilaian integritas struktural bertujuan untuk memastikan kepatuhan terhadap standar keselamatan, kekuatan, dan kinerja yang ditentukan. Penilaian ini beroperasi berdasarkan prinsip toleransi kerusakan, memastikan bahwa kegagalan dapat dihindari selama struktur tetap berada dalam kapasitas penahan bebannya, meskipun terdapat cacat atau retakan, sesuai dengan kriteria mekanika retakan. Dengan menggabungkan probabilitas deteksi dari prosedur non-destructive inspections (NDI), konsep toleransi kerusakan memastikan keamanan gandar selama operasi. Studi ini menguji sensitivitas metode NDI dalam mendeteksi kerusakan dan membandingkan hasilnya dengan kriteria penilaian integritas struktural yang diuraikan dalam BS 7910.
Untuk mendapatkan hasil analisis yang akurat, penelitian ini menggunakan simulasi numerik dengan metode elemen hingga menggunakan perangkat lunak ANSYS. Hasilnya menunjukkan bahwa ukuran cacat kritis adalah 80 mm sesuai dengan kriteria yang ditentukan dalam BS7910. Selain itu, analisis sensitivitas NDI menunjukkan bahwa NDI dapat mendeteksi ukuran cacat terkecil sebesar 4 mm, meskipun dengan pulsa indikasi yang sangat rendah, dan dapat mendeteksi cacat dengan pulsa deteksi yang cukup baik pada ukuran cacat 10 mm.
Unduhan
Referensi
M. Maglio et al., “Railway wheel tread damage and axle bending stress – Instrumented wheelset measurements and numerical simulations,” Int. J. Rail Transp., vol. 10, no. 3, pp. 275–297, May 2022, doi: 10.1080/23248378.2021.1932621.
J.-W. Gao, X. Dai, S.-P. Zhu, J.-W. Zhao, J. A. F. O. Correia, and Q. Wang, “Failure causes and hardening techniques of railway axles – A review from the perspective of structural integrity,” Eng. Fail. Anal., vol. 141, p. 106656, Nov. 2022, doi: 10.1016/j.engfailanal.2022.106656.
U. Zerbst, M. Madia, C. Klinger, D. Bettge, and Y. Murakami, “Defects as a root cause of fatigue failure of metallic components. I: Basic aspects,” Eng. Fail. Anal., vol. 97, pp. 777–792, 2019, doi: 10.1016/j.engfailanal.2019.01.055.
U. Zerbst, M. Madia, C. Klinger, D. Bettge, and Y. Murakami, “Defects as a root cause of fatigue failure of metallic components. II: Non-metallic inclusions,” Eng. Fail. Anal., vol. 98, pp. 228–239, Apr. 2019, doi: 10.1016/j.engfailanal.2019.01.054.
U. Zerbst, M. Madia, C. Klinger, D. Bettge, and Y. Murakami, “Defects as a root cause of fatigue failure of metallic components. III: Cavities, dents, corrosion pits, scratches,” Eng. Fail. Anal., vol. 97, pp. 759–776, 2019, doi: 10.1016/j.engfailanal.2019.01.034.
D. S. Hoddinott, “Railway axle failure investigations and fatigue crack growth monitoring of an axle,” Proc. Inst. Mech. Eng. Part F J. Rail Rapid Transit, vol. 218, no. 4, pp. 283–292, Jul. 2004, doi: 10.1243/0954409043125897.
U. Zerbst, C. Klinger, and D. Klingbeil, “Structural assessment of railway axles - A critical review,” Eng. Fail. Anal., vol. 35, pp. 54–65, 2013, doi: 10.1016/j.engfailanal.2012.11.007.
KNKT, “Laporan Investigasi Kecelakaan Perkeretaapian-Anjlokan Ka 3015 Babaranjang Isi Di Km 119 + 9/0 Petak Jalan Antara St. Negararatu – St.Ketapang,” 2017.
A. S. Watson and K. Timmis, “A method of estimating railway axle stress spectra,” Eng. Fract. Mech., vol. 78, no. 5, pp. 836–847, 2011, doi: 10.1016/j.engfracmech.2009.12.001.
M. Carboni and S. Cantini, “Advanced ultrasonic ‘Probability of Detection’ curves for designing in-service inspection intervals,” Int. J. Fatigue, vol. 86, pp. 77–87, May 2016, doi: 10.1016/j.ijfatigue.2015.07.018.
S. Webster and A. Bannister, “Structural integrity assessment procedure for Europe – of the SINTAP programme overview,” Eng. Fract. Mech., vol. 67, no. 6, pp. 481–514, Dec. 2000, doi: 10.1016/S0013-7944(00)00070-9.
U. Zerbst, K. Mädler, and H. Hintze, “Fracture mechanics in railway applications - An overview,” Eng. Fract. Mech., vol. 72, no. 2, pp. 163–194, 2005, doi: 10.1016/j.engfracmech.2003.11.010.
M. Luke, I. Varfolomeev, K. Lütkepohl, and A. Esderts, “Fracture mechanics assessment of railway axles: Experimental characterization and computation,” Eng. Fail. Anal., vol. 17, no. 3, pp. 617–623, 2010, doi: 10.1016/j.engfailanal.2009.04.008.
U. Zerbst, M. Schödel, and H. T. Beier, “Parameters affecting the damage tolerance behaviour of railway axles,” Eng. Fract. Mech., vol. 78, no. 5, pp. 793–809, 2011, doi: 10.1016/j.engfracmech.2010.03.013.
The British Standards Institution, “BS7910:2013+A1:2015 Guide to Methode for Assesing the Acceptability of flaws in Metalic Structure.” The British Standards Institution, London, 2015.
M. Carboni and S. Beretta, “Effect of probability of detection upon the definition of inspection intervals for railway axles,” Proc. Inst. Mech. Eng. Part F J. Rail Rapid Transit, vol. 221, no. 3, pp. 409–417, May 2007, doi: 10.1243/09544097JRRT132.
Association of American railroads, “Manual of standards and recommended practices section G-II.” 2010.
E. M. Mueller and X. Liu, “Failure Analysis and Finite Element Modelling of a Rail Axle Fatigue Fracture,” Int. J. Railw. Technol., vol. 7, no. 1, pp. 45–63, Apr. 2018, doi: 10.4203/ijrt.7.1.3.
Z. Odanovic, M. Ristivojevic, and V. Milosevic-Mitic, “Investigation into the causes of fracture in railway freight car axle,” Eng. Fail. Anal., vol. 55, pp. 169–181, 2015, doi: 10.1016/j.engfailanal.2015.05.011.
V. Giannella, R. Sepe, A. Borrelli, G. De Michele, and E. Armentani, “Numerical investigation on the fracture failure of a railway axle,” Eng. Fail. Anal., vol. 129, 2021, doi: 10.1016/j.engfailanal.2021.105680.
D. Ji, J. Zhang, K. Yi, Y. Huang, Q. Lu, and H. Zhang, “Surface crack growth simulation and residual life assessment of high-speed train axles based on extended finite element method,” Eng. Fail. Anal., vol. 134, p. 106043, Apr. 2022, doi: 10.1016/j.engfailanal.2022.106043.
D. L. Logan, A first course in the finite element method, 4th ed. 2007. doi: 10.1016/0168-874x(87)90008-4.
T. Makino, T. Kato, and K. Hirakawa, “Review of the fatigue damage tolerance of high-speed railway axles in Japan,” Eng. Fract. Mech., vol. 78, no. 5, pp. 810–825, 2011, doi: 10.1016/j.engfracmech.2009.12.013.
Association of American railroads, “Manual of standards and recommended practices wheel and axle section G.” 2009.
A. Pourheidar, S. Beretta, D. Ragazzi, and C. Baykara, “Comparison of SIF solutions for cracks under rotating bending and their impact upon propagation lifetime of railway axles,” Procedia Struct. Integr., vol. 8, pp. 610–617, 2018, doi: 10.1016/j.prostr.2017.12.060.
M. Madia, S. Beretta, M. Schödel, U. Zerbst, M. Luke, and I. Varfolomeev, “Stress intensity factor solutions for cracks in railway axles,” Eng. Fract. Mech., vol. 78, no. 5, pp. 764–792, 2011, doi: 10.1016/j.engfracmech.2010.03.019.
Unduhan
Diterbitkan
Terbitan
Bagian
Lisensi
Hak Cipta (c) 2024 Jurnal Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal)
Artikel ini berlisensiCreative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
1. Usulan Kebijakan untuk Jurnal yang Menawarkan Akses Terbuka.
Penulis yang menerbitkan jurnal ini menyetujui persyaratan berikut:
a. Penulis memiliki hak cipta dan memberikan hak jurnal untuk publikasi pertama dengan karya yang secara simultan dilisensikan di bawah Lisensi Atribusi Creative Commons yang memungkinkan orang lain untuk berbagi karya dengan pengakuan kepengarangan karya dan publikasi awal dalam jurnal ini.
b. Penulis dapat mengadakan perjanjian kontrak tambahan yang terpisah untuk distribusi non-eksklusif versi jurnal yang diterbitkan dari karya tersebut (misalnya, mempostingnya ke repositori institusional atau menerbitkannya dalam sebuah buku), dengan pengakuan atas publikasi awalnya di jurnal ini.
c. Penulis diizinkan dan didorong untuk memposting pekerjaan mereka secara online (misalnya, dalam repositori institusional atau di situs web mereka) sebelum dan selama proses pengajuan, karena dapat menyebabkan pertukaran yang produktif, serta kutipan yang lebih awal dan lebih besar dari karya yang diterbitkan (Lihat The Pengaruh Akses Terbuka).
2. Usulan Kebijakan untuk Jurnal yang Menawarkan Akses Terbuka Tertunda
Penulis yang menerbitkan jurnal ini menyetujui persyaratan berikut:
Penulis memiliki hak cipta dan memberikan hak jurnal untuk publikasi pertama, dengan karya [SPESIFIKASI PERIODE WAKTU] setelah publikasi secara simultan dilisensikan di bawah Lisensi Atribusi Creative Commons yang memungkinkan orang lain untuk berbagi karya dengan pengakuan kepengarangan karya dan publikasi awal dalam hal ini jurnal.
Penulis dapat mengadakan perjanjian kontrak tambahan yang terpisah untuk distribusi non-eksklusif versi jurnal yang diterbitkan dari karya tersebut (misalnya, mempostingnya ke repositori institusional atau menerbitkannya dalam sebuah buku), dengan pengakuan atas publikasi awalnya di jurnal ini.
Penulis diizinkan dan didorong untuk memposting pekerjaan mereka secara online (misalnya, dalam repositori institusional atau di situs web mereka) sebelum dan selama proses pengajuan, karena dapat menyebabkan pertukaran yang produktif, serta kutipan yang lebih awal dan lebih besar dari karya yang diterbitkan (Lihat Pengaruh Akses Terbuka).
