Estudo comparativo de resultados de tensão residual e da variação das respostas dinâmicas de chapas soldadas por método de elementos finitos

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: ARRUDA, Márcio Vital de
• Orientador(a): CORRÊA, Edmilson Otoni
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica
• Departamento: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: soldagem; Tensões residuais; Frequências naturais; Vibrações mecânicas; Método de elementos finitos
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3504

Processos de soldagem geram tensões residuais muitas vezes indesejadas. A detecção de tais tensões pode ser realizada por diferentes métodos. Alguns destes métodos são destrutivos ou semi-destrutivos e, portanto, nem sempre viáveis. Já os métodos não destrutivos, como detecção por raios-X, difração de nêutrons e ultrassom, são complexos e de alto custo. Uma técnica para se detectar tensões residuais de soldagem de forma não destrutiva e a menor custo que as existentes vem sendo estudada por alguns autores e é baseada no fenômeno o qual as frequências naturais de uma estrutura são alteradas pelas tensões residuais de soldagem. A detecção das tensões residuais indesejadas consistiria basicamente em se medir as frequências naturais da estrutura após a soldagem e compará-las com valores de frequências considerados ideais. Tais valores considerados ideais são obtidos através de simulação pelo método dos elementos finitos. Esta simulação não é trivial; envolve pelo menos quatro análises que podem ser executadas de algumas diferentes formas. Diferentes autores vêm publicando diferentes trabalhos com tipos de estruturas, materiais e resultados bastante variados. Neste trabalho, foram desenvolvidos cinco modelos, validados por dados experimentais obtidos na literatura, e executadas diversas simulações com o objetivo de se analisar quais parâmetros tornam o modelo por Método de Elementos Finitos - MEF mais eficaz na obtenção de dados mais próximos aos experimentais. Foi detectado que modelos utilizando elementos 2D, tipo casca, resultam em melhores resultados que elementos 3D, tipo sólido. Também foi observado que a técnica de simetria para simulação de placas leva a tempos de processamento significativamente menores, mas o uso dessa técnica altera os resultados modais e, ainda, não fornece os resultados de frequência natural para todos os modos de vibração e, portanto, esta técnica deve ser evitada. Também foi observado que o uso da técnica Birth and Death, que simula a inserção de metal de adição, pouco alterou os resultados obtidos neste trabalho. Finalmente, foi proposta a técnica de interpolação dos valores das frequências naturais para se avaliar as variações dos parâmetros modais pelas tensões residuais.