Bepalen van het verstevigingsgedrag tot aan breuk van hoge sterkte stalen met behulp van multi-DIC en FEMU.

Staal is een van de belangrijkste materialen dat gebruikt wordt in onder andere zware bouwmachines en constructies. Het is evident dat het verbeteren van de eigenschappen van staal zal leiden tot een sterkere en lichtere staalconstructie. De ontwikkeling van Hoog Sterkte Staal (HSS) heeft ervoor gezorgd dat het gewicht van constructies gereduceerd kan worden, terwijl de sterkte constant blijft of zelfs verbeterd wordt. Helaas gaat een stijging in sterkte niet gepaard met een stijging in flexibiliteit. Daardoor betekenen brosse breuken een veiligheidsrisico wanneer HSS gebruikt wordt. Om het risico te verminderen en beter te voorspellen, moet het plastisch gedrag tot aan breuk van HSS gekend zijn.

Er bestaan echter geen directe methodes om de plastische eigenschappen tot aan breuk te bepalen. Een algemene procedure om deze en de hierna genoemde eigenschappen te bepalen is dus gewenst. Een optimale methode om deze eigenschappen te bepalen is een inverse procedure, zoals 'Finite Element Model Updating' (FEMU). FEMU is een krachtige, robuuste, intuïtieve en vaak gebruikte methode om materiaalparameters te bepalen op een inverse manier. De methode kan toegepast worden op de meeste complexe geometrieën. Deze hebben het voordeel van complexe vervormingen te bevatten in vergelijking met een conventionele trektest. Daardoor kunnen meer parameters gelijktijdig geïdentificeerd worden wat het experimentele werk drastisch reduceert. Deze complexe vervormingen zijn opgemeten door gebruikt te maken van meerdere gesynchroniseerde stereo-DIC opstellingen.

Het eerste complexe specimen dat gebruikt werd, is een 'Double Perforated' specimen. Via dit specimen kunnen de plastische versteviging en een 3D anisotroop vloeicriterium van dikke materialen gekarakteriseerd worden en is succesvol toegepast op dikke HSS in dit werk. Tot op heden bestaat er echter geen 3D anisotroop vloeicriterium dat de inhomogeniteit doorheen de dikte kan beschrijven, waardoor het op die manier niet bepaald kan worden. Daarom is er een andere complexe geometrie ontwikkeld, namelijk een 'Descending Disk' specimen. Via deze geometrie kan de inhomogeniteit doorheen de dikte van dikke materialen invers bepaald worden en is het bepaald op een dik HSS in dit werk. Hierbij worden verschillende onafhankelijke materiaallagen doorheen de dikte gelijktijdig geïdentificeerd wat succesvol toegepast was op een dik HSS in dit werk. Daarnaast moest het materiaalgedrag van een pijpleiding bepaald worden, meer bepaald in de omtreksrichting. De specimens in deze richting zijn gekromd waardoor conventionele meetmethodes niet meer toegepast kunnen worden. Bovendien kunnen gekromde specimens niet ingeklemd worden in een normale trekbank. Om deze problemen op te lossen zijn de gekromde specimens uitgerust met wiggen om de kromming te compenseren. Het materiaalgedrag werd en is dan uiteindelijk succesvol gekarakteriseerd via FEMU. De algemene procedures van hierboven vermeld, zijn telkens vergeleken met hun overeenkomstige conventionele methode met meer nauwkeurige resultaten en minder experimenteel werk als resultaat.

Tijdens het onderzoek werd er steeds een eigenaardig fenomeen geobserveerd, namelijk delaminatie. De oorsprong van delaminatie is tot op heden niet volledig duidelijk, waardoor het in dit proefschrift succesvol onderzocht geweest is op S690QL samen met de invloed van de reksnelheid en de bijhorende warmte. Hierdoor zou het staalproces geoptimaliseerd kunnen worden om delaminatie te voorkomen in S690QL en mogelijks andere staalsoorten.