An investigation of the hole-drilling technique for measuring planar residual stress in rectangularly orthotropic materials

Lake, B. R.; Appl, F. J.; Bert, Charles W.

doi:10.1007/bf02324095

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“…From Table 2 it is possible to observe deviations lower than 1% between the coefficients computed by FEM and those calculated theoretically by equations (11); such a result confirms that the proposed formulation is algebraically and computationally correct. Deviations lower than 5-6% between the values obtained by Schajer [15] and those provided by equations (11), are instead observed; such limited deviations are mainly due to the different strain gauge modeling used in the present paper and in [15]. In particular, in the present paper the strain measured by the strain gauge is computed by considering the average strain of the total strain gauge area A ¼ w Á l (see Fig.…”

Section: Homogeneous Orthotropic Materialsmentioning

confidence: 59%

“…Table 1 shows the influence coefficients c ij (i,j=1,2,3) for an MM strain-gage rosette type XXX-RE (having r 1 =l ¼ 0:898 and w=l ¼ 0:994-see Fig. 2), calculated by using equations (11) and considering various values of the dimensionless elastic constants E, G, n and of the r a /r m ratio between the hole radius and the mean radius of the strain-gage rosette (Fig. 3).…”

Section: Extension To Orthotropic Laminatesmentioning

confidence: 99%

“…Consequently, several studies have been carried out by various authors to extend both the formulations of the hole drilling method to these materials. In detail, the first application of the hole drilling method to orthotropic materials has been carried out by Bert et al [10,11], using an approximate calculation procedure; subsequent developments and applications to orthotropic materials have been carried out by Prasad et al in [12]. The approximate approach proposed in [10,11], was used also by Sicot et al [13,14] to the residual stress measurement on orthotropic composite laminates.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 97%

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Residual Stress Analysis of Orthotropic Materials by the Through-hole Drilling Method

Pagliaro

Zuccarello

2007

Exp Mech

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The present study deals with the development and the application of the through-hole drilling method for the residual stress analysis in orthotropic materials. Through a systematic theoretical study of the stress field present on orthotropic plates with a circular hole, the relationships between the relaxed strains measured by a rectangular strain gauge rosette and the Cartesian components of the unknown residual stresses are obtained. The theoretical formulas of each influence coefficient allow the user an easy application of the method to the analysis of uniform-residual stresses on a generic homogeneous orthotropic material. Furthermore, to extend the method to the analysis of the residual stresses on orthotropic laminates, caused by initial in-plane loadings, an alternative formulation is implemented. The accuracy of the proposed method has been assessed through 3D numerical simulations and experimental tests carried out on unidirectional, cross-ply and angle-ply laminates.

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Section: Homogeneous Orthotropic Materialsmentioning

confidence: 59%

Section: Extension To Orthotropic Laminatesmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

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Residual Stress Analysis of Orthotropic Materials by the Through-hole Drilling Method

Pagliaro

Zuccarello

2007

Exp Mech

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“…In the case of composite laminates [0 2 /θ 2 ] s , the facts that non-uniform distribution of residual stresses in through-depth and the anisotropic property of composite laminates should be admitted. In order to determine the residual strain profile in hole-depth direction, the incremental hole-drilling method [6] Based on the previous work [7], a formula (Eq. 1) is deduced to express the stress-strain relation in composite laminate.…”

Section: Residual Stresses Determinationmentioning

confidence: 99%

Influence of Hydrothermal Ageing on the Residual Stresses and Mechanical Behavior of Carbon/Epoxy Composite Laminates

Wen

Gong

2014

AMR

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Abstract. In this work, the residual stresses for composite laminates [0 2 /θ 2 ] S are determined by means of the incremental hole-drilling method with a formula to express the relation between the residual stresses and the relaxed strains around the drilled hole. Then the ageing tests related to hydrothermal condition are carried out to analyze the influence on the residual stresses redistributions and also on the mechanical behaviors of the carbon/epoxy laminates.

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“…Una suposición sencilla que a veces se hace es que las tensiones liberadas para materiales ortótropos son parecidas a las de los materiales isótropos de forma trigonométrica [Bert68], [Lake70], [Prasad87 87b]. Por lo tanto, se asume que la ecuación (3.22) es válida y que las galgas 1 y 3 (las que forman 90º entre sí), se encuentran en las direcciones simétricas del material ortótropo.…”

Section: Materiales Isótroposunclassified

Desarrollo de métodos para la acotación de la incertidumbre en medidas de tensiones residuales en materiales metálicos tratados por LSP

Jiménez¹

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2017ii Planteamiento y resumen de la Tesis.La técnica de "Laser Shock Processing" o "Laser Peening" (LSP) es una tecnología que permite la mejora de las propiedades mecánicas de diversos materiales de interés estratégico en industrias tan variadas como la aeronáutica, la aeroespacial, la nuclear o la biomédica.El objetivo fundamental de la técnica LSP es la inducción de tensiones residuales de compresión en distintos materiales metálicos. Debido a las características del tratamiento, estas tensiones resultan estar distribuidas en zonas cercanas a la superficie de una manera no uniforme en profundidad. Resulta fundamental para la caracterización y desarrollo de la técnica LSP, por tanto, la medición de las tensiones residuales inducidas en estos materiales.Sin embargo, la medida de tensiones residuales es, independientemente del método elegido para ello, una tarea muy compleja, pues estas se distribuyen en el interior del material tratado.Existen principalmente dos técnicas de medida de tensiones residuales: las basadas en la difracción y las basadas en la relajación de tensiones. El CLUPM cuenta con la técnica del taladro incremental con rosetas de galgas extensométricas, estandarizado en la Norma ASTM E837-13. El taladro incremental es una técnica de relajación de tensiones cuyas principales ventajas son que provoca un daño muy localizado, que permite medir de forma más o menos rápida y sencilla hasta profundidades de 1-2 mm y que cuenta con un coste de equipamiento y consumibles muy inferior al de otras técnicas.Esta Tesis Doctoral se centra en la mejora de la técnica de medida de tensiones residuales no uniformes en profundidad mediante el método del taladro incremental con rosetas de galgas extensométricas. En concreto pretende desarrollar una metodología adecuada para el cálculo y la acotación de incertidumbres, la optimización de las distribuciones de puntos de cálculo de las tensiones residuales y la aplicación de la Norma ASTM E837-13 en la estimación de la incertidumbre.También pretende desarrollar modelos y estrategias para la corrección de las desviaciones que son muy influyentes en la decodificación de las tensiones residuales. Estas desviaciones son principalmente, la excentricidad del orificio (diferencia entre la posición teórica y real del orificio) y la geometría real del mismo (desviaciones con respecto a la idealidad geométrica considerada en los modelos de Elementos Finitos).La estructuración de la Tesis responde al desarrollo temporal de la misma. La figura 1 muestra un esquema de la estructura.En el capítulo 1 se presenta una introducción a las tensiones residuales en materiales metálicos y a la técnica LSP desde un punto de vista descriptivo.iii El capítulo 2 revisa los métodos existentes de medida de tensiones residuales y presenta las ventajas y desventajas de cada uno de ellos. También justifica la elección del método del taladro incremental en el CLUPM.En el capítulo 3 se describe detalladamente el método del taladro incremental, incluyendo su evolución histórica, los principios y teor...

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An investigation of the hole-drilling technique for measuring planar residual stress in rectangularly orthotropic materials

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Residual Stress Analysis of Orthotropic Materials by the Through-hole Drilling Method

Residual Stress Analysis of Orthotropic Materials by the Through-hole Drilling Method

Influence of Hydrothermal Ageing on the Residual Stresses and Mechanical Behavior of Carbon/Epoxy Composite Laminates

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