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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Simulação numérica da soldagem com aplicação à caracterização do comportamento dinâmico de estruturas soldadas
Other Titles: Numerical simulation of welding with application on the dynamic behavior characterization of welded structures
metadata.dc.creator: Bezerra, Alexandre Campos
metadata.dc.contributor.advisor1: Rade, Domingos Alves
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Scotti, Américo
metadata.dc.contributor.referee1: Plácido, João Carlos Ribeiro
metadata.dc.contributor.referee2: Guimarães, Gilmar
metadata.dc.contributor.referee3: Varoto, Paulo Sergio
metadata.dc.description.resumo: Atualmente, estruturas soldadas encontram-se amplamente aplicadas em projetos de engenharia. Normalmente, estas estruturas apresentam tensões internas (residuais) devidas ao ciclo térmico ao qual são submetidas durante a soldagem. Em muitos casos, estas tensões não são minimizadas por meio de tratamento térmico, havendo assim a necessidade de inclusão destas em projeto. Entretanto, a determinação do campo de tensões residuais não é tarefa fácil e, no caso de uma produção em série, é importante avaliar a qualidade do componente confeccionado. Sendo assim, aproveitando o bem conhecido fato de o comportamento mecânico de componentes e estruturas sofrer influência do estado de tensão (enrijecimento por tensão), propõe-se avaliar a viabilidade de uma metodologia de controle de qualidade de peças soldadas por meio de respostas dinâmicas. Desta forma foi verificada experimentalmente a sensibilidade das freqüências naturais de vibração ao estado de tensões residuais de soldagem em diferentes estruturas. Confirmou-se que estruturas esbeltas são mais sensíveis ao enrijecimento por tensões residuais de soldagem. Com a finalidade de avaliar este efeito numericamente, um procedimento para simulação da soldagem foi validado utilizando-se dados experimentais da literatura. Na seqüência, utilizou-se tal procedimento para, após a determinação das tensões residuais de soldagem, realizar uma análise modal e avaliar as alterações nas freqüências naturais de vibração (e conseqüentemente o efeito do enrijecimento por tensão). Os resultados numéricos foram confrontados com os resultados experimentais obtidos neste trabalho, apresentando uma boa concordância. Finalizando o trabalho, propõe-se utilizar a técnica da impedância eletromecânica para avaliar o enrijecimento por tensão. Uma avaliação dos resultados mostra ser possível utilizar o enrijecimento por tensão para implementar uma metodologia para controle de qualidade de componentes soldados.
Abstract: Nowadays, welded structures are widely employed in engineering design. Generally, these structures have internal stresses (residual stresses) generated by the thermal cycle to which these parts are submitted during welding process. In many cases, these stresses are not minimized by means of thermal treatment. Thus, one must take into account the residual stresses in the design of welded components. However, computation of residual stress field is not an easy task and, besides, it is important to evaluate the quality of welded components. Therefore, by using the advantage of the fact that the stress state influences the mechanical behavior of components and structures (stress stiffening effect), it was proposed to evaluate the viability of a methodology to control the quality of welded components, by means of dynamic responses. This way, it was verified experimentally the sensitivity of vibrating natural frequencies to welding residual stress in different structures. It was confirmed that thin structures are more sensitive to the stress stiffening effect. To evaluate this effect numerically, a procedure to simulate welding was validated by using experimental data from literature. This procedure was used to obtain the residual stress field. This stress field is included in a modal analysis to verify the modifications of natural frequencies. Numerical results were compared to experimental results obtained here, showing a good agreement. It was also proposed to use the electromechanic impedance technique to evaluate the stress stiffening effect. An analysis of the results shows the possibility of use the stress stiffening effect to implement a methodology for quality control of welded components.
Keywords: Enrijecimento por tensão
Tensão residual
Soldagem
Simulação numérica
Stress stiffening
Residual stress
Welding
Numerical simulation
Tensões residuais
Método dos elementos finitos
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: BEZERRA, Alexandre Campos. Numerical simulation of welding with application on the dynamic behavior characterization of welded structures. 2006. 157 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14774
Issue Date: 23-Jun-2006
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