Modelagem numérica do campo de temperatura em uma junta soldada utilizando fonte de calor volumétrica.
Autor: Thiago da Silva Machado (Currículo Lattes)
Resumo
A utilização dos métodos numéricos para avaliar o comportamento dos fenômenos envolvidos nos processos de soldagem tem se tornado uma forte ferramenta na área da fabricação mecânica. Apesar da complexidade desses fenômenos, os modelos computacionais atuais permitem uma ótima aproximação de resultados quando comparados a resultados experimentais. O método dos elementos finitos é a técnica mais comum utilizada para análises envolvendo processos de soldagem, que por sua vez, acoplam os efeitos térmicos, mecânicos e metalúrgicos simultaneamente. Apesar da importância da análise simultânea desses fenômenos, de modo geral, não há uma dependência entre a análise térmica, que apresenta modelos numéricos baseados nas equações da transferência de calor, e a análise estrutural. Sendo assim, as análises podem ser realizadas em sequência sem a necessidade de acoplamento. Este trabalho tem por objetivo a modelagem do campo de temperaturas em uma junta soldada utilizando fonte de calor volumétrica. No presente trabalho são apresentadas simulações numéricas de uma junta de topo, com chanfro em V, de chapas de aço AISI 304L soldadas pelo processo GMAW. As simulações foram realizadas no software ABAQUS Simulia®, onde se movimentou uma fonte de calor volumétrica através de uma chapa medindo 200 mm de comprimento, 50 mm de largura e 9,5 mm de espessura. Para fins de validação do modelo térmico proposto, foi realizado um estudo comparativo com os resultados numéricos e experimentais obtidos pelo Laboratório de Pesquisa em Engenharia da Soldagem da Universidade Federal do Rio Grande durante a execução do projeto PRONEM/FAPERGS. Neste comparativo comprovou-se a eficiência da aplicação da fonte de calor volumétrica para solução de problemas envolvendo processos de soldagem. No intuito de melhorar os resultados obtidos, foram propostas variações nos parâmetros geométricos da fonte de calor volumétrica.