[pt] A soldagem é um processo de união de materiais que possui grande aplicação em diversos setores da indústria, como automotiva, óleo e gás, nuclear, naval, dentre outros. Dentre os fatores responsáveis pelo comprometimento da vida útil pós-soldagem de componentes mecânicos e estruturais se destacam as tensões residuais, cuja análise qualitativa e quantitativa é de extrema importância no projeto, na garantia da qualidade e prevenção de falhas de estruturas soldadas. No presente trabalho aplicou-se uma metodologia composta por análise numérica e experimental, que se complementaram. Chapas do aço AISI 1020 foram soldadas pelo processo Metal Active Gas (MAG), em um único passe. Os experimentos foram conduzidos com duas velocidades, visando avaliar a influência deste parâmetro sobre o nível das tensões residuais geradas. Na sequência, as tensões residuais foram analisadas por difração de raios-X. Simultaneamente, procedeu-se a análise numérica das tensões residuais, com o emprego do código comercial de elementos finitos ANSYS, através de um modelo sólido 3D, em análise não linear termo-elastoplástica, utilizando-se a técnica Birth and Death, ativando e desativando os elementos, à medida que o cordão de solda foi depositado. Parâmetros experimentais da soldagem, geometria das amostras, coeficiente de transmissão de calor, propriedades térmicas e mecânicas do material, que variam com a temperatura, foram utilizados como dados de entrada no modelo numérico. Por fim, realizou-se a comparação entre as tensões residuais determinadas experimentalmente por difração de raios-X e as calculadas numericamente pelo método de elementos finitos, observando-se uma boa concordância entre os resultados obtidos pelas duas metodologias. / [en] Welding is a process of joining materials that have wide application in various industry sectors such as automotive, oil and gas, nuclear, naval, among others. Residual Stresses is often a cause of premature failure of critical components. The qualitative and quantitative analysis of residual stresses is extremely important in the design, on quality assurance and prevention of weldment failures. The objective of this study was developing a methodology that includes numerical and experimental analyses that are complementary. AISI 1020 steel samples were butt welded by GMAW process with weld metal in a single pass. Experiments were conducted at different heat source speeds in order to evaluate the influence of this parameter on the level of residual stresses generated. Subsequently, the samples were subjected to measurement of residual stress by diffraction X-ray method. Simultaneously, a numerical analysis of the residual stresses was performed with a commercial finite element software called ANSYS (17.0), and a 3D solid model for a nonlinear thermo-elastic-plastic analysis using the Birth and Death technique, where the elements are enabled and disabled along weld metal deposition. Experimental welding parameters such as geometry of the samples, heat transfer coefficients, thermal and mechanical properties which vary with temperature were used as input data in the numerical model. Finally, there was a comparison between the residual stresses determined experimentally by diffraction of X-rays and computed data by finite element method. A good agreement was observed between the two methods.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:29707 |
| Date | 19 April 2017 |
| Creators | CLARISSA FERREIRA MARTINS DE SOUZA |
| Contributors | MARCOS VENICIUS SOARES PEREIRA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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