[pt] As dificuldades para a instalação e proteção de Extensômetros de Resistência Elétrica (EREs) em ambientes inóspitos pelos processos normais de colagem, limitam bastante o uso. A utilização de extensômetros soldáveis (ESs) pode reduzir sensivelmente os problemas de instalação e proteção, oferecendo uma ampliação na faixa de utilização e abaixando seu custo. Os ESs são instalados nos componentes estruturais metálicos a partir de micro-pontos de soldas, gerados por instrumentos soldadores que trabalham através de descargas capacitivas. Estes micro-pontos geram dois efeitos. Um deles afeta a distribuição das macro tensões atuantes na região. O outro efeito está relacionado com a mudança na estrutura do material, nas suas propriedades mecânicas, e tem implicações na geometria da superfície. No presente trabalho, procurou-se estudar a influência da instalação de EREs soldáveis na resistência à fadiga de aços de baixo carbono, através da soldagem de pequenas chapas finas de aço inoxidável com espessura de 0,1 mm em espécimes de aço-carbono. Os espécimes utilizados foram retirados de chapas de aço estrutural, utilizados em plataformas marítimas (ASTM A-36 e o USIMINAS SAR-60). Os testes de fadiga feitos em uma máquina de flexão rotativa UBM e em um máquina INSTRON 8501 servo-hidráulica, em tração-tração, ambos em controle de carga. A partir dos resultados obtidos, das análises efetuadas e considerando espécimes com bases de medidas longas, ensaiados sob flexão rotativa e tração-tração, pôde-se concluir que estes micro-pontos de solda não influenciaram de maneira significativa a resistência à fadiga dos materiais testados. A ausência de influência destes micro-pontos na resistência à fadiga foi também detectada a partir de avaliações feitas nas regiões de fratura dos corpos de prova, onde a grande maioria aconteceu nas regiões próximas aos ombros dos espécimes. Isto pode ter acontecido devido a: defeitos de usinagem na região do ombro, formação de tensões residuais compreensivas ao redor dos micro-pontos de solda e fortalecimento da região dos micro-pontos pela transformação microestrutural de ferrita em ferrita com carboneto em estrutura acicular. / [en] Bonding and protecting electric resistance gauges (ERSG) through the normal bonding procedures, is a difficult exercise in aggressive atmosphere. The use of welded strain gages (WSG) may significantly reduce the installation and protection problems. This welding technique permits the installation of a larger number of strain gages within a given period, and reduces operating costs. The WSG are affixed to metallic structural components using a micro-spotting technique, generated by a capacitive discharge equipment. Two effects are observed as a consequence of the micro-spots. The first is related to the distribution of the macroscopic stresses acting in the vicinity of the spots. The second is related to the alteration of the material microstructure and changes in mechanical properties and the surface geometry. In the present work, the influence of the WSG bondage on the fatigue strength of low carbon steels is studied. The bondage was simulated by micro-welding small stainless steel strips, 0,1 mm thick, along the gage length of the low carbon fatigue test piece. The specimens were machined out of structural steel sheets, used on off-shore platforms (grades: ASTM A -36 and USIMINAS SAR-60). Fatigue testing was performed under load control. Two equipments were used: a rotational-bending UBM machine, and an INSTRON 8501 of servhydraulic control. The results show that, considering long-dimension specimens, tested under rotational-bending and axial repeated (tensile)loading, the micro-spots have no significant effect on the material fatigue strength. The insignificant effect of the micro-spots was also confirmed through observations of the fracture surface. Most of the cracks initiated near the end of the gage length. This result may be attributed to: localization of machining surface defects around the shoulder region, generation of compressive residual stresses in the vicinity of the micro-spots, and strengthening of the microstructure around the spots due to a localized transformation of ferrite to acicular ferrite with carbide.

A soldagem a ponto por resistência é o processo de união de partes mais comum utilizado na indústria automobilística. Vários métodos de representação de pontos de solda estão disponíveis, e este trabalho se propõe comparar dois métodos de modelagem de pontos de solda através de um estudo de correlação, em termos da força máxima suportada pela junta soldada, entre os resultados de testes virtuais e de laboratório. Estes métodos de representação dos pontos de solda são os elementos de viga e os elementos sólidos. Os testes utilizados neste estudo de correlação carregam o corpo de provas sob ação de forças de cisalhamento e normal aplicadas diretamente no ponto de solda. E para completar este estudo de correlação, o entendimento dos modos e critérios de falha de juntas soldadas também é necessário. Os modelos de elementos finitos dos corpos de prova gerados para serem testados sob condições de cisalhamento e de força normal são detalhados pela apresentação dos tipos de materiais, elementos, formulações de contato e carregamento utilizados. Estes modelos foram analisados pelo LS-DYNA, que é um código de elementos finitos de propósito geral para análise de respostas dinâmicas provenientes de grandes deformações de estruturas. Da mesma forma, os testes físicos e os corpos de prova utilizados são detalhados, e os resultados provenientes dos testes são comparados aos obtidos nas simulações. Dos resultados obtidos, a melhor correlação se deu com a utilização do elemento sólido para representar o ponto de solda, com diferenças entre os resultados físicos e virtuais em torno de 4%. Uma representação simples do ponto de solda é indicada no caso de modelos completos e para aplicações na indústria, alguns fatores, tais como a modelagem da ZTA, podem ser suprimidos. Uma breve descrição do processo de soldagem a ponto, alguns tópicos da análise de elementos finitos não-linear e algumas características do LS-DYNA, além das conclusões e recomendações para trabalhos posteriores, completam este estudo. / Resistance spot welding is the most common jointing process of parts used in automotive industry. Several methods to represent spot welds are available, and the purpose of this work is to compare two different methods of spot weld modeling through a correlation study, taking into consideration the maximum force withstood by the welded joint, between virtual and lab test results. These spot weld representation methods are beam and solid elements. The tests used in this correlation study load the specimens under pure shear and pure normal forces. And in order to complete this correlation study, the understanding of the failure modes and criteria is also necessary. The specimens finite element models generated to be tested under purê shear and normal conditions are detailed by the presentation of materials, elements contact formulations and loading types used. These models were analyzed by the LS-DYNA, which is general purpose finite element code for analyzing the large deformation dynamic response of structures. As well, the physical tests and used specimens are detailed, and the results from the tests are compared to the results obtained in the simulations. Taking the obtained results, the best correlation was found using solid elements to represent the spot weld, due to differences between the physical and the virtual results about 4%. A simple representation of the spot weld is indicated in case of a complete model, and for the industry application, some factors such as the HAZ, may be suppressed. A brief description of the spot welding process, some topics of the non-liner finite element analysis and some features of the LS-DYNA, and also the conclusions and recommendations for future works, complete this study.

A soldagem a ponto por resistência é o processo de união de partes mais comum utilizado na indústria automobilística. Vários métodos de representação de pontos de solda estão disponíveis, e este trabalho se propõe comparar dois métodos de modelagem de pontos de solda através de um estudo de correlação, em termos da força máxima suportada pela junta soldada, entre os resultados de testes virtuais e de laboratório. Estes métodos de representação dos pontos de solda são os elementos de viga e os elementos sólidos. Os testes utilizados neste estudo de correlação carregam o corpo de provas sob ação de forças de cisalhamento e normal aplicadas diretamente no ponto de solda. E para completar este estudo de correlação, o entendimento dos modos e critérios de falha de juntas soldadas também é necessário. Os modelos de elementos finitos dos corpos de prova gerados para serem testados sob condições de cisalhamento e de força normal são detalhados pela apresentação dos tipos de materiais, elementos, formulações de contato e carregamento utilizados. Estes modelos foram analisados pelo LS-DYNA, que é um código de elementos finitos de propósito geral para análise de respostas dinâmicas provenientes de grandes deformações de estruturas. Da mesma forma, os testes físicos e os corpos de prova utilizados são detalhados, e os resultados provenientes dos testes são comparados aos obtidos nas simulações. Dos resultados obtidos, a melhor correlação se deu com a utilização do elemento sólido para representar o ponto de solda, com diferenças entre os resultados físicos e virtuais em torno de 4%. Uma representação simples do ponto de solda é indicada no caso de modelos completos e para aplicações na indústria, alguns fatores, tais como a modelagem da ZTA, podem ser suprimidos. Uma breve descrição do processo de soldagem a ponto, alguns tópicos da análise de elementos finitos não-linear e algumas características do LS-DYNA, além das conclusões e recomendações para trabalhos posteriores, completam este estudo. / Resistance spot welding is the most common jointing process of parts used in automotive industry. Several methods to represent spot welds are available, and the purpose of this work is to compare two different methods of spot weld modeling through a correlation study, taking into consideration the maximum force withstood by the welded joint, between virtual and lab test results. These spot weld representation methods are beam and solid elements. The tests used in this correlation study load the specimens under pure shear and pure normal forces. And in order to complete this correlation study, the understanding of the failure modes and criteria is also necessary. The specimens finite element models generated to be tested under purê shear and normal conditions are detailed by the presentation of materials, elements contact formulations and loading types used. These models were analyzed by the LS-DYNA, which is general purpose finite element code for analyzing the large deformation dynamic response of structures. As well, the physical tests and used specimens are detailed, and the results from the tests are compared to the results obtained in the simulations. Taking the obtained results, the best correlation was found using solid elements to represent the spot weld, due to differences between the physical and the virtual results about 4%. A simple representation of the spot weld is indicated in case of a complete model, and for the industry application, some factors such as the HAZ, may be suppressed. A brief description of the spot welding process, some topics of the non-liner finite element analysis and some features of the LS-DYNA, and also the conclusions and recommendations for future works, complete this study.