Conheça o Futuro da Simulação de Soldagem: FEMFAT WELD e Passo a Passo De Análise

VirtualCAE
07/12/2023
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FEMFAT, Simulação Virtual
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A soldagem é uma técnica fundamental na fabricação de estruturas metálicas, sendo empregada em uma variedade de setores, desde a construção civil até a indústria aeroespacial. Com a crescente necessidade de otimizar o desempenho e a segurança das estruturas soldadas, a simulação por Elementos Finitos surge como uma ferramenta valiosa para compreender e antecipar o comportamento dessas uniões em condições diversas.

A modelagem precisa de elementos de solda em simulações de elementos finitos desempenha um papel crucial na obtenção de resultados realistas e confiáveis. Diferentemente de geometrias simples, as zonas de soldagem apresentam desafios únicos devido à complexidade térmica, mecânica e metalúrgica envolvida no processo.

O FEMFAT WELD é projetado especificamente para análise de fadiga em estruturas soldadas. Ele leva em consideração as características únicas das soldas, como concentrações de tensão e gradientes de propriedades mecânicas. A ferramenta permite a modelagem de diferentes condições de carregamento, incluindo cargas estáticas e dinâmicas.

A análise de fadiga é essencial para entender como as soldas se comportam sob ciclos repetidos de carga.

O FEMFAT WELD geralmente fornece recursos de pré-processamento que facilitam a entrada de dados. Isso inclui a definição de geometria, propriedades do material, condições de contorno e especificações de malha.

A soldagem envolve acoplamento de múltiplas físicas, como transferência de calor, deformação mecânica e mudanças microestruturais. Modelos multifísicos são essenciais para capturar interações complexas e fornecer uma representação precisa do processo.

O FEMFAT WELD suporta análises multiaxiais, considerando diferentes direções de tensão para uma avaliação mais precisa da fadiga. A ferramenta pode usar critérios específicos para avaliar a fadiga em soldas. Isso pode incluir métodos como o critério de Goodman, S-N (tensão-número de ciclos), e outros critérios de fadiga relevantes para soldagem.

O módulo WELD oferece várias opções para avaliar a fadiga em soldas representadas por modelos sólidos. O método utilizado é o SolidWELD, no qual é realizada uma análise de modelo sólido localmente refinado por meio de uma abordagem de interpolação de tensão.

Para diminuir o gasto computacional, a modelagem é usualmente realizada com elementos de casca (2D). No FEMFAT WELD, as modelagens são divididas entre aquelas com apenas elementos de casca, com apenas elementos sólidos e com elementos de casca combinados com elementos sólidos. O WELD também fornece algumas possibilidades de combinação de elementos de casca com elementos sólidos.

Essa abordagem é mais recomendada do que a utilização exclusiva dos elementos sólidos, sendo possível conectar os diferentes tipos de elementos através de elementos de acoplamento.

O FEMFAT oferece diversas opções para estudos paramétricos e investigações comparativas de fatores de influência. Os fatores apenas são levados em consideração nas análises de fadiga quando ativados.

O módulo WELD permite que o usuário defina a direção da solda diretamente no modelo discretizado por elementos finitos, através da ferramenta VISUALIZER. Essa ferramenta permite a definição do tipo de junta e do tipo de solda, possibilitando que os parâmetros de controle sejam especificados mais rapidamente utilizando o menu de opções.

Passo a passo para análises de solda com SolidWeld:

Atualmente, o SolidWELD está disponível apenas para ChannelMAX.
Criação de um modelo de elementos finitos com malha volumétrica da junta soldada: A malha aqui deve ser refinada localmente de uma forma geral nas proximidades das raízes e dos “pés” da solda (pelo menos três elementos acima da espessura da chapa).
Os nós nas bordas das raízes devem ser salvos em grupos (conjuntos) usando certas convenções de nomenclatura. Esses conjuntos são usados no FEMFAT para identificar os nós sólidos do cordão de solda que devem ser analisados.
Os nós da solda fornecem os mesmos dados de material que as chapas vizinhas.
A análise é realizada utilizando o método de interpolação de tensões, que foi modificado para malhas de Elementos Finitos relativamente grosseiras (comprimento do elemento <t/3). Dados de análise, como curva mestre S/N, influência na espessura da chapa, distâncias de avaliação, etc., são armazenadas no banco de dados de solda.
Criação dos arquivos scratch MAX (*.fss) para um grupo de nós, que também contém nós suficientes nas proximidades da profundidade de avaliação para raiz e “pé”. Recomendação: Crie arquivos scratch usando o grupo “ALL”.
Habilite a chave do módulo WELD.
Cálculo do fator de segurança ou do dano: É possível realizar ambos materiais de base e análises WELD e SPOT baseadas em casca ao mesmo tempo usando a avaliação SolidWELD.