Simulação por elementos finitos das tensões residuais no processo de soldagem a arco de chapas de aço

Registro completo de metadados
MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorMoreira, Luciano Pessanha-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/5673024226638200-
Autor(es): dc.contributorBott, Ivani de Souza-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/9325051019864649-
Autor(es): dc.contributorCastro, José Adilson de-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/4613010410524009-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/3238010433219353-
Autor(es): dc.creatorGalardo Junior, Marcio Romero-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T17:36:44Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T17:36:44Z-
Data de envio: dc.date.issued2022-10-26-
Data de envio: dc.date.issued2022-10-26-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://app.uff.br/riuff/handle/1/26705-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/753828-
Descrição: dc.descriptionA análise de tensões residuais em chapas soldadas vem sendo cada vez mais discutida, devido a sua importância nos setores da indústria Metal-Mecânica tais como automobilístico, naval, siderúrgico, entre outros. As tensões residuais são decorrentes dos ciclos térmicos promovidos pelo intenso aporte de calor durante as etapas de soldagem e resfriamento de uma estrutura até a temperatura ambiente, os quais, associados às restrições geométricas e as transformações de fases, provocam distorções devido a deformações plásticas que tem lugar na estrutura. Na presente dissertação, foi realizado um estudo numérico para identificar e avaliar os principais fatores que influenciam as tensões residuais durante o processo de soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) de chapas de aço carbono. Em primeiro lugar, são apresentados os modelos computacionais desenvolvidos para avaliação dos efeitos mecânicos, térmicos e metalúrgicos. Para tal, foi adotado o programa comercial de elementos finitos ABAQUS/Standard, por meio de sub-rotinas em Fortran para a consideração do termo fonte da tocha, com uma configuração de um duplo elipsoide conforme o modelo proposto por Goldak (1984). Ademais, os mecanismos de transferência de calor por radiação e convecção foram considerados nas análises dos campos térmicos. Foram desenvolvidos modelos em três dimensões de uma chapa considerando-se um plano de simetria, com soluções desacopladas para os campos de temperaturas e tensões e deformações. As propriedades físicas e mecânicas foram consideradas em função da temperatura de acordo com os dados disponíveis na literatura para um aço baixo carbono (S15C) e um outro aço médio carbono (S45C). Os efeitos de encruamento em função da temperatura foram considerados assumindo primeiro a hipótese de comportamento elasto-plástico perfeito e, em seguida, por meio de curvas de encruamento não-linear. Os efeitos devido a transformação de fases austenita-martensita foram considerados modelo de Lee e Van Tyne por meio de uma sub-rotina UEXPAN do programa ABAQUS/Standard, na qual, são descritos os efeitos de variações de deformação volumétrica associada com a transformação de fases. As previsões numéricas demonstraram que os parâmetros de processo que tem maior influência nas tensões residuais são a velocidade e eficiência da tocha. O aço S45C com maiores níveis de tensão de escoamento apresentou maiores valores de tensões residuais trativas em regiões próximas ao cordão de solda. Os efeitos de transformação de fases austenita-martensita devem ser considerados nas simulações, sobretudo, do aço com médio carbono (S45C) para o qual foram previstas tensões trativas na direção de soldagem nas regiões próximas ao cordão.-
Descrição: dc.descriptionThe analysis of residual stresses in welded plates is increasingly discussed, due to importance industry sectors such as metallurgical-mechanical, automobile, shipbuilding, metallurgical, among others. The residual stresses arise from thermal cycling promoted by the intense heat during welding and cooling stages until environment temperature, which, coupled geometric constraints and phase transformations, distortions due to plastic deformation in the structure. In this dissertation, was conducted a numerical study to identify and assess the main factors that influence the residual stresses during the welding process TIG (Tungsten Inert Gas) of carbon steel plates. Firstly, we show the computational models developed for evaluation of mechanical, thermal and metallurgical effects are presented. For this, we used a commercial program of finite element ABAQUS/Standard through Fortran subroutines for the consideration of the source term of the torch with a setting of a double ellipsoid as proposed by Goldak (1984 ) model. Furthermore, the mechanisms of heat transfer by radiation and convection have been considered in the analysis of thermal fields. We developed models in three dimensions considering a plate the symmetrical, with uncoupled solutions the fields of temperature, strain and stress. The physical and mechanical properties have been considered in a function of temperature according to the data available in the literature for a low carbon steel (S15C) and another medium carbon steel (S45C). The effects of work hardening as function of temperature were considered first under the assumption of perfect elastic-plastic behavior and then through a non-linear curves hardening. The effects due to the transformation of the austenite-martensite phases are classified by the model of Lee e Van Tyne by a subroutine UEXPAN ABAQUS/Standard program, in which are described the effects of variations in the volume deformation associated with the phase transformation. The numerical predictions have shown that the process parameters with the greatest influence on the residual stresses are speed and efficiency of the torch. The S45C steel with higher yield stress values were higher in trative residual stresses near the weld regions. The effects of transformation of austenite-martensite phase must be considered in the simulations, especially with medium carbon steel (S45C) for which they were provided trative stresses in the welding direction in nearby regions of welding.-
Descrição: dc.description129 p.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectTensões residuais-
Palavras-chave: dc.subjectModelamento-
Palavras-chave: dc.subjectMétodo de elementos finitos-
Palavras-chave: dc.subjectSoldagem a arco elétrico-
Palavras-chave: dc.subjectChapas de aço-
Palavras-chave: dc.subjectTensão residual-
Palavras-chave: dc.subjectElemento finito-
Palavras-chave: dc.subjectSoldagem (Processo)-
Palavras-chave: dc.subjectChapa de aço-
Palavras-chave: dc.subjectEngenharia Metalúrgica-
Palavras-chave: dc.subjectProdução intelectual-
Palavras-chave: dc.subjectResidual stresses-
Palavras-chave: dc.subjectModeling-
Palavras-chave: dc.subjectFinite element method-
Palavras-chave: dc.subjectArc welding process-
Título: dc.titleSimulação por elementos finitos das tensões residuais no processo de soldagem a arco de chapas de aço-
Tipo de arquivo: dc.typeDissertação-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

Não existem arquivos associados a este item.