Estudo comparativo de metodologias de modelagem de filete de solda utilizando elementos finitos

Abstract

A avaliação precisa das tensões nas soldas é fundamental para projetos de uniões soldadas, porém essa é uma tarefa complexa mesmo com o auxílio de métodos computacionais, sendo necessário o desenvolvimento de metodologias especificas para cumprir essa finalidade. Este estudo avaliou a eficiência de três técnicas distintas de modelagem utilizando elementos de casca na representação das tensões em uma união soldada do tipo T, foram comparadas com resultados derivados da análise por método de elementos finitos (MEF) com elementos tridimensionais. Foram contemplados cenários de carregamento de tração, flexão e combinado. As técnicas estudadas centralizam-se na abordagem de representação do cordão de solda: elementos de casca oblíquos (EC), ligações rígidas (LR) e incremento de espessura (IE). O método IE destacou-se pela simplicidade de aplicação. Os modelos LR, seguindo diretrizes originais, apresentaram resultados comparáveis com o referencial. A abordagem EC demostrou ser a que mais se aproximou da referência (modelagem por elementos sólidos) em todos os cenários de carregamento.

The accurate assessment of stresses in welds is crucial for the design of welded joints. However, this is a complex task even with the aid of computational methods, necessitating the development of specific methodologies for this purpose. This study evaluated the efficiency of three distinct modeling techniques using shell elements in predicting stresses in a T-type welded joint. They were compared with results derived from finite element method (FEM) analysis using solid elements. Scenarios of tensile, bending, and combined loading were considered. The techniques studied focus on the representation approach of the weld bead: oblique shell elements (SE), rigid links (RL), and increase thickness (IT). The IT method stood out for its simplicity of application. The IT method stood out for its simplicity of application. The RL models, following original guidelines, presented results comparable to the reference. The SE approach proved to be the closest to the reference (solid element modeling) in all load scenarios.