Implementação de padrões de tecimento na simulação de operações de soldagem pelo método dos elementos finitos
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/15326 |
Resumo: | One of the most relevant factors for the appropriate behavior of a welded component when in service is its thermal history, given the high heat input involved in joining the parts as well as the defects related to the inadequate adjustment of the welding parameters. One of the most common practices to produce high-quality welds, with greater efficiency, is the execution of weaving movements during the process, because they provide a wider weld bead, the proper fusion of the joint edges, and other benefits. Although numerical methods, such as the Finite Element Method – FEM –, are widely used in the simulation of welding processes, the mathematical models of heat sources representing the electric arc action in the welded piece do not cover the weaving motion, and adaptations regarding the mathematical description of the heating during welding are therefore necessary. In this context, the present study proposes the incorporation of the weaving movement in welding simulation based on the parameterization of the path traveled by the heat source during the execution of the movement, with the establishment of two case studies, in which one establishes a comparison between the proposed method and the coordinate transformation method, the most commonly used technique, based on numerical and experimental data from the literature, as well as the realization of an experimental analysis to observe the thermal cycle in points of a welded plate. The results showed that, although it is a simpler method than the coordinate transformation one, the path parameterization is capable of accurately representing the weaving movement in welding simulations, thus providing relevant information regarding the temperature distribution and the thermal cycle of welding. |
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Implementação de padrões de tecimento na simulação de operações de soldagem pelo método dos elementos finitosSoldagem com tecimentoModelos de fonte de calorMétodo dos elementos finitosParametrização do caminhoWeaving weldingHeat source modelFinite element methodPath parameterizationSoldagemParametrizaçãoCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAOne of the most relevant factors for the appropriate behavior of a welded component when in service is its thermal history, given the high heat input involved in joining the parts as well as the defects related to the inadequate adjustment of the welding parameters. One of the most common practices to produce high-quality welds, with greater efficiency, is the execution of weaving movements during the process, because they provide a wider weld bead, the proper fusion of the joint edges, and other benefits. Although numerical methods, such as the Finite Element Method – FEM –, are widely used in the simulation of welding processes, the mathematical models of heat sources representing the electric arc action in the welded piece do not cover the weaving motion, and adaptations regarding the mathematical description of the heating during welding are therefore necessary. In this context, the present study proposes the incorporation of the weaving movement in welding simulation based on the parameterization of the path traveled by the heat source during the execution of the movement, with the establishment of two case studies, in which one establishes a comparison between the proposed method and the coordinate transformation method, the most commonly used technique, based on numerical and experimental data from the literature, as well as the realization of an experimental analysis to observe the thermal cycle in points of a welded plate. The results showed that, although it is a simpler method than the coordinate transformation one, the path parameterization is capable of accurately representing the weaving movement in welding simulations, thus providing relevant information regarding the temperature distribution and the thermal cycle of welding.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESUm dos fatores mais relevantes quanto ao comportamento adequado de um componente soldado quando em serviço é o seu histórico térmico, haja vista o alto aporte de calor envolvido na união das partes, bem como os defeitos relacionados ao ajuste inadequado dos parâmetros de soldagem. Uma das práticas mais comuns para a obtenção de soldas de alta qualidade, e com maior eficiência, é a realização dos movimentos de tecimento durante o processo, uma vez que podem proporcionar um cordão mais largo, a fusão adequada das bordas da junta, entre outros benefícios. Ainda que métodos numéricos, tais como o Método dos Elementos Finitos – MEF –, sejam amplamente utilizados na simulação de processos de soldagem, os modelos matemáticos das fontes de calor que representam a ação do arco elétrico na peça não abrangem os movimentos de tecimento, sendo, portanto, necessárias modificações na descrição matemática do aquecimento durante a soldagem. Nesse contexto, o presente trabalho propõe a implementação do movimento de tecimento na simulação da soldagem a partir da parametrização do caminho percorrido pela fonte de calor durante a execução dos movimentos, com a realização de dois estudos de caso, nos quais são estabelecidas a comparação entre o método proposto e o método de transformação de coordenadas, mais utilizado atualmente, a partir de dados numéricos e experimentais da literatura, bem como a realização de uma análise experimental para observar o ciclo térmico em pontos de uma chapa soldada. Os resultados mostraram que, apesar de ser um método mais simples que a transformação de coordenadas, a parametrização do caminho é capaz de representar com boa exatidão o movimento de tecimento nas simulações de soldagem, fornecendo assim informações relevantes quanto à distribuição de temperaturas e ao ciclo térmico da soldagem.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFPBRodrigues, Marcelo Cavalcantihttp://lattes.cnpq.br/2140285341359128Pereira, Heitor Abdias da Silva2019-08-21T12:12:42Z2019-02-222019-08-21T12:12:42Z2019-02-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/15326porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2019-08-21T12:12:42Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/15326Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2019-08-21T12:12:42Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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