Uncertainty analysis for non-uniform residual stresses determined by the hole drilling strain gauge method

Peral, David; Vicente, Javier de; Porro, J.A.; Ocaña, José L.

doi:10.1016/j.measurement.2016.11.010

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“…More recently a new approach was proposed by Peral et al [27], based on a Monte Carlo analysis of the influence of the main parameters affecting the measurements. The methodology takes into account a higher number of parameters compared to the approach proposed by Schajer.…”

Section: Evaluation Of Uncertaintymentioning

confidence: 99%

“…Evaluation of measurement-related uncertainties is also analyzed. Although the ASTM E837 standard does not include a detailed method for the uncertainty evaluation, some scientific works define the main sources of uncertainty and propose some approaches for expressing uncertainty in the case of uniform and non-uniform residual stresses [23][24][25][26][27].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Recent Advancements in the Hole-Drilling Strain-Gage Method for Determining Residual Stresses

Valentini¹,

Bertelli²,

Benincasa³

et al. 2020

New Challenges in Residual Stress Measurements and Evaluation

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The hole-drilling Strain-Gage method is a widely used and cost-effective technique for the evaluation of residual stresses. The test method is standardized by ASTM E837-13a, which defines the scope, measurement range, minimum requirements of instrumentation, test procedure, and algorithms and coefficients for the computation of uniform and non-uniform stress distribution. However, the standardized test method presents some limitations regarding the scope and measurement range; moreover, some typical errors involved in the measurements are not taken into account, i.e., errors due to the hole eccentricity, the local plasticity, the intermediate thickness, and the hole-bottom chamfer, which can affect the results in some cases. Also, the standard does not provide the user with a complete guide regarding the evaluation of the uncertainty connected with this type of measurement. The paper presents a more general approach that allows the correction of some errors and overcomes and some limitations of the ASTM E837-13a test method, contributing to greater accuracy of the test results.

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Section: Evaluation Of Uncertaintymentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Recent Advancements in the Hole-Drilling Strain-Gage Method for Determining Residual Stresses

Valentini¹,

Bertelli²,

Benincasa³

et al. 2020

New Challenges in Residual Stress Measurements and Evaluation

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“…Research has also focused on improving the accuracy of the hole-drilling by considering other aspects such as the drilling step size optimization, the shape of the hole (in particular the geometry of the corner between the cylindrical region and the flat base), the effect of the Poisson ratio, and the influence of the drilling process parameters, for example, the rotational speed and the feed, on the hole geometry. [21][22][23] Peral et al 24 performed an uncertainty analysis for non-uniform residual stress evaluation in incremental hole-drilling and demonstrated that the accuracy in the hole depth is the most significant parameter.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Measuring residual stress in finite thickness plates using the hole-drilling method

Beghini

Bertini

Giri

et al. 2019

The Journal of Strain Analysis for Engineering Design

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Hole-drilling is one of the most popular methods for measuring residual stress in mechanical components. The ASTM E837 standard defines the hole-drilling method for plates that are either thicker or thinner than the size of the hole diameter and provides the related calibration coefficients for these two conditions. Measurements for components with a thickness in the range of a few millimetres, such as typical metal sheets, are not considered. In this article, the effects of thickness on the hole-drilling measurements are examined by a finite element parametric analysis. A method is proposed to analyse the measurements in plates with an intermediate thickness. The procedure is suitable for determining a general in-depth non-uniform residual stress distribution. Mathematical relationships are proposed which enable calibration coefficients to be obtained for any thickness. An experimental application confirms the validity of the procedure.

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“…Sin embargo, como se ha visto, por ejemplo, en la tabla 4.5, hay otras fuentes de incertidumbre que son incluso más importantes. Otras publicaciones apoyan este hecho [Schajer96], [Peral17].…”

Section: Figura 48unclassified

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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Uncertainty analysis for non-uniform residual stresses determined by the hole drilling strain gauge method

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Recent Advancements in the Hole-Drilling Strain-Gage Method for Determining Residual Stresses

Recent Advancements in the Hole-Drilling Strain-Gage Method for Determining Residual Stresses

Measuring residual stress in finite thickness plates using the hole-drilling method

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

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