Variatie en consistentie van Young’s modulus in staal

De mechanisch gemeten Young’s modulus van metalen is consequent lager dan de fysisch gemeten modulus, vooral na plastische vervorming. Bovendien is het nominaal elastische gedrag bij laden en ontladen niet lineair; het vertoont een aanzienlijke kromming en hysterese. Hoewel vele rapporten over dit zogenaamde “modulus-effect” zijn verschenen, is de consistentie van het gedrag tussen staalsoorten, of binnen één soort die met andere methoden en door andere leveranciers wordt geproduceerd, onbekend. Dat wil zeggen, er is weinig informatie over de vraag of het nodig is dat fabrikanten de mechanische modulus voor elke rol staal meten en controleren om nauwkeurige simulaties, consistent vervormen en betrouwbaar gedrag tijdens gebruik te garanderen. Om deze vragen te beantwoorden werden 12 staalsoorten (4 verschillende kwaliteiten: IF, HSLA, DP600, DP980; 3 producenten per kwaliteit) onderworpen aan zeer nauwkeurige modulusmetingen met behulp van mechanische testen, resonantiefrequentie-dempingsanalyse, en ultrasone pulse-echo technieken. Al deze metingen vertonen een opmerkelijke consistentie, niet alleen tussen de leveranciers maar ook tussen de kwaliteiten. De belangrijkste determinant van de hysterese/kromming van de spanning-rek-responsie bleek de nominale vloeispanning van de legering te zijn. Andere variaties van de totale mechanische modulus zijn gering in vergelijking met de hysterese/kromming. De volgende conclusies werden getrokken: 1) er is geen significant verschil tussen leveranciers van één staalsoort, 2) er is zeer weinig verschil tussen staalsoorten, behalve dat wat toe te schrijven is aan verschillende sterktes, 3) mechanisch ontladen en herladen na voorrek zijn vergelijkbaar, 4) cyclische laad- en ontlaadcycli hebben geen gecumuleerd effect behalve door een kleine verandering van de vloeispanning, en 5) de aanvankelijke laad- of ontlaadmodulus is zeer vergelijkbaar met de fysische modulus, maar de mechanisch gemeten helling verslechtert zeer snel naarmate het laden of ontladen vordert, en plateaus bij zelfs kleine rek (<2%). Het gemeten los- en herlaadgedrag is consistenter en reproduceerbaarder dan dat tijdens de eerste belading, en het losgedrag is consistenter en reproduceerbaarder dan het herlaadgedrag. Daarom wordt aanbevolen dat ontladen na voorbelasting wordt gebruikt om het gehele nominaal elastische niet-lineaire gedrag het nauwkeurigst weer te geven.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.