Análise de uniões soldadas através do método da tensão estrutural via elementos finitos

Abstract

Este trabalho apresenta uma análise e comparação entre diferentes técnicas de modelagem para simulação numérica de uniões soldadas utilizando o método dos elementos finitos através do método da tensão estrutural. Uma união soldada do tipo “T” foi modelada com elementos sólidos e analisada utilizando diferentes abordagens para a representação do filete de solda, isto é, por elementos de casca e elementos de viga rígidos. Os resultados foram comparados com os obtidos em um modelo totalmente sólido 3D. As melhores estratégias para modelagem do filete de solda são destacadas a partir desta comparação. Os resultados sugerem que ambos, elementos de casca e de viga rígidos são capazes de fornecer semelhantes tensões estruturais no pé da solda, mas alguns deles podem alterar significativamente a rigidez do modelo numérico, tornando-o inútil para avaliação do deslocamento. A partir destes resultados, sugerem-se alguns passos básicos a serem tomados na modelagem de juntas soldadas por elementos de casca para a medição direta da tensão atuante em uma solda.

This paper presents an analysis and comparison of different modeling techniques for numerical simulation of welded joints by the finite element method using the hot spot approach. A “T” shaped welded joint was modeled by solid elements and analyzed using different approaches to simulate the weld fillet, namely shell elements and rigid beam elements. The results were compared with the ones obtained with a fully 3D solid model. The best strategies to model weld fillet are highlighted from this comparison. The results suggest that both, shell and rigid beam elements are able to deliver similar structural stresses at the weld hot spot, but some of them may change significantly the stiffness of the numerical model, rendering it useless for deformation evaluation. From these results, it is suggested basic steps to be taken in the modeling of welded joints by shell elements for direct measurement of the stress acting on the weld.