Análise numérica e experimental de tensões e deformações residuais em junta “T” com soldas de filete

Abstract

Neste trabalho analisam-se experimentalmente as deformações induzidas por soldagem de uma junta “T” realizada com chapas de aço ASTM36 e soldada com processo MAG manual. Três corpos de provas foram preparados para medir durante a soldagem as temperaturas, entretanto as distorções residuais foram levantadas após o resfriamento. Visando determinar as deformações e tensões residuais, foi realizada uma análise termomecânica numérica criando uma rotina na linguagem proprietária do ANSYS 14. Assumindo que a energia térmica não é afetada pelo trabalho mecânico produzido durante a soldagem, sendo este desprezível, devido à baixa magnitude das deformações geométricas, foi realizada uma análise desacoplada. Embora o ANSYS ofereça a opção de realizar análises acopladas, o método desacoplado possibilita um controle maior sobre o andamento da análise. A expansão térmica e as propriedades do material foram consideradas em função da temperatura. A fonte de calor foi simulada usando o elipsoide duplo de Goldak. Para o aço foi considerado o modelo constitutivo elástico-plástico com encruamento isotrópico. A análise é constituída por duas rotinas, a primeira resolve o problema térmico e calcula em cada instante o campo de temperatura, a segunda usa o campo de temperatura como carga inicial para resolver o problema mecânico. Na região dos filetes, é usada uma malha bastante densa, e uma mais grosseira nas zonas mais afastadas. Os valores numéricos das temperaturas e das distorções foram comparados com os obtidos experimentalmente. No entanto para tensões residuais é feita uma comparação com os resultados numéricos e experimentais retirados da bibliografia para junta “T” similar de filete. A partir destas comparações as temperaturas foram qualitativamente coerentes, houve uma boa concordância quantitativa entre os valores das distorções e as tensões residuais mostram-se ser coerentes com os dados bibliográficos.