Numerical simulation of strains and stresses in welding

Abstract

Welding is one of the best known methods in the industry for joining a wide variety of materials. This process inevitably creates stresses and strains in the components due to the high energy intensity released by the heat source. Nowadays it is almost mandatory to quantify these changes in the parts that go through the welding process. This is the only way to comply with strict quality parameters ensuring that the part fulfils the assigned function. It is very common to use experimental methods to do this analysis. However, the use of computational methods in welding process simulation was being increasing significantly. Numerical simulation, based on the Finite Element Method, appears to make it easier for engineers to predict and analyse complex phenomena. In this work two numerical simulation models of the welding process by laser were developed on Dual-Phase 600 steel plates. Two types of joints were tested: butt and in T. The deformations and stresses caused were quantified using the Simufact software.

A soldadura é dos métodos mais conhecidos na indústria para unir uma grande variedade de materiais. Este processo cria inevitavelmente tensões e deformações nos componentes devido à alta intensidade de energia libertada pela fonte de calor. Nos dias que correm torna-se quase obrigatório quantificar estas alterações nas peças que passam pelo processo de soldadura. Só assim é possível cumprir rigorosos parâmetros de qualidade, garantindo que a peça cumpre a função atribuída. É muito comum recorrer a métodos experimentais para fazer esta análise. No entanto, o uso de métodos computacionais em simulação de processos de soldadura tem crescido significativamente. A simulação numérica, baseada no Método de Elementos Finitos, surge para facilitar aos engenheiros a prevenção e análise de fenómenos complexos. No presente trabalho foram desenvolvidos dois modelos de simulação numérica do processo de soldadura através de laser em chapas de Dual-Phase 600. Foram testados 2 tipos de juntas: topo a topo e em T. As deformações e tensões causadas pelo processo foram quantificadas com recurso ao software Simufact.